اثر کاربرد نانوذرات فلزی بر سیستم دفاع آنتی‏اکسیدانی گیاه اسطوخدوس (Lavandula angustifolia L.) در کشت درون شیشه‏ای

فصلنامه گیاه و زیست فناوری ایران

دوره 18، شماره 2، شهریور 1402، صفحه 18-41   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرنام فیروزبخت جهرمی^{* 1}؛ بهنام بهروزنام جهرمی²؛ عبدالکریم اجرایی²؛ عدبالحسین محمدی²؛ ابوطالبی جهرمی عبدالحسین³

¹دانشجوی دکتری، گروه علوم باغبانی، واحد جهرم، دانشگاه آزاد اسلامی، جهرم، ایران

²دانشیار، گروه علوم باغبانی، واحد جهرم، دانشگاه آزاد اسلامی، جهرم، ایران

³استاد، گروه علوم باغبانی، واحد جهرم، دانشگاه آزاد اسلامی، جهرم، ایران

چکیده

این تحقیق به منظور بررسی اثر نانوذرات فلزی بر سیستم دفاع آنتی اکسیدانی گیاه اسطوخدوس در سال 1400 در دانشگاه آزاد اسلامی واحد جهرم در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل سطوح شاهد، نانو اکسید روی، نانو اکسید آهن، نانو نیترات نقره، نانو نیترات نقره با نانو اکسید روی، نانو نیترات نقره با نانو اکسید آهن، نانو نیترات نقره و نانو اکسید روی و نانو اکسید آهن با غلظت 30 پی پی ام بودند. نتایج تجزیه واریانس داده‏ها نشان داد اثر تیمار کاربرد نانوذرات فلزی بر مقدار گالیک اسید، ترکیبات فلاونوئیدی، رزمارینیک اسید، پروتئین، DPPH، اسید آسکوربیک و میزان فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز، فعالیت آنزیم پلی فنول اکسیداز و فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیا لیاز معنی‏دار بود. نتایج مقایسه میانگین داده‏ها نشان داد برخی از صفات تحت تأثیر کاربرد نانوذرات فلزی افزایش یافته و برخی دیگر کاهش یافتند. کاربرد نانوذرات فلزی منجر به افزایش محتوای پروتئین محلول، گالیک اسید، فلاونوئید و رزمارینیک اسید شد و بر طبق نتایج مشخص شد که تیمار کاربرد نانوذرات آهن به تنهایی منجر به حصول حداکثر میزان پروتئین محلول به مقدار 22/6 میلی‏گرم بر گرم و فلاونوئید به میزان 76/0 میلی‏گرم بر گرم شد. بیشترین میزان گالیک اسید و رزمارینیک اسید به ترتیب با مقادیر 73/2 و 82/21 میلی‏گرم بر گرم در تیمار کاربرد هم‏زمان هر سه نانوذره روی، آهن و نقره حاصل گردید. کاربرد نانوذرات فلزی منجر به کاهش میزان برخی از آنتی‏اکسیدانت‏های آنزیمی و غیر آنزیمی‏ گردید، به طوری که بیشترین میزان آسکوربیک اسید (036/0 میلی‏گرم بر گرم)، فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیا لیاز (08/4 میکرومول بر میلی‏گرم پروتئین در دقیقه)، پلی فنیل اکسیداز (7/1561 واحد بر دقیقه بر گرم)، سوپر اکسید دیسموتاز (42/4 واحد بر دقیقه بر گرم) و میزان مهار رادیکال‏های آزاد (8/34 میکروگرم بر میلی‏لیتر) در تیمار شاهد به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

آنتی‏ اکسیدانت؛ اسطوخودوس؛ رادیکال‏ های آزاد؛ نانوذرات فلزی

مراجع

1. اصل محمدی، ز.، محمدخانی، ن و. م، ثروتی. 1400. اثر محلولپاشی آهن و روی بر برخی صفات بیوشیمیایی گیاه آویشن باغی تحت کمبود نیتروژن. مجله پژوهشهای گیاهی، 34(3): 17-1.
2. پاریان، س.، قربانپور، م و. ج، هادیان. 1399. تأثیر نانوذرات اکسید سریم بر شاخص‏های مورفوفیزیولوژیکی و محتوای تانشینون ریشه مریم گلی قرمز در دو روش محلول‏پاشی برگی و تغذیه خاکی. فصلنامه گیاهان دارویی، 19(75): 187-168.
3. رستمی، ق.، مقدم، م.، قاسمی پیربلوطی، ع و. ع، تهرانی فر. 1399. اثر سولفات و نانو ذرات آهن و روی بر زیست توده، مقدار و ترکیبات روغن‏های اسانسی نعناع فلفلی تحت تنش شوری. مجله پژوهش‏های گیاهی، 33(3): 44-59.
4. رستمی، م.، جوادی، ا و. س م، حسینی‏زاده. 1399. القای مقاومت به تنش شوری در بذرهای بدست آمده از بوته‏های گندم محلولپاشی شده با نانواکسید روی و آهن. مجله پژوهش‏های گیاهی، 33(3): 42-28.
5. رضوی‏زاده، ر. 1398. اثر نانو ذرات نقره بر ظرفیت آنتی‏اکسیدان و الگوی پروتئین محلول کل در گیاهچه‏های گوجه در در شرایط In vitro . مجله علمی - پژوهشی دانشگاه الزهرا)س(. زیست شناسی کاربردی، 31(3): 38-22.
6. ریاحی مدوار، ع.، نصیری بزنجانی، م.، رضائی، ف و. ا، باقی زاده. 1397. تجمع رزمارینیک اسید و بیان ژن آنزیم تیروزین آمینو ترانسفراز در گیاهچه‏های بادرنجبویه تیمار شده با نانو ذره اکسید مس. مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی، 31(1): 36-45.
7. شبانی، ل. و. ب، صغیرزاده. 1396. بررسی پاسخهای دفاع آنتی اکسیدانی در کشت ساقه Artemisia annua L تحت تنش نیترات نقره. مجله پژوهشهای گیاهی، 30(1): 131-119.
8. صالحی. ه.، چهرگانی راد، ع.، مجد، ا. و. م، غلامی. 1398. تأثیر نانوذرات اکسید روی و دی اکسید سریم بر میزان انباشت عناصر روی و سریم، برخی پارامترهای رشد و بیوشیمیایی در گیاه لوبیا. مجله پژوهشهای گیاهی، 32(2): 405-390.
9. عسگری، م.، امینی، ف.، طالبی، س م و. م، شفیعی گواری. 1397. اثرات کلات آهن و نانو ذرات اکسید اهن بر برخی ویژگیهای فیزیولوژیکی گیاه یونجه. تنشهای محیطی در علوم زراعی، 11(2):449-458.
10. علیرضایی، ف.، کیارستمی، خ و. م، حسین زاده نمین. 1396. بررسی اثرات نیترات نقره بر ترکیبات و فعالیتهای آنتی اکسیدانی کالوسهای حاصل از جداکشت برگ گیاه اسطو خودوس. زیست شناسی کاربردی، 30(1): 137-157.
11. قاسمی، ر.، ناصری، پ و. ح، نوروزی. 1395. بررسی فعالیت ایزوزیمهای سوپراکسید دیسموتاز تحت شرایط تغذیه با منابع مختلف آهن در گیاه آلوئه‏ورا. فرایند و کارکردهای گیاهی، 17(5): 40-29.
12. کمالی‏زاده، م.، بی همتا، م ر.، پیغمبری، س ع و. ج، هادیان. 1394. اثر سطوح مختلف نانوذره دی‏اکسید تیتانیوم بر دو ترکیب فنلی مهم در گیاه دارویی بادرشبو. دوماهنامه علمی-پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 31(3): 435-428.
13. محمدی سنجانی، ع.، حسین‏زاده نمین،م و. م، صراحی نوبر. 1399. تاثیر تیمار نانو ذرات نقره بر برخی پاسخ‏های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه گلرنگ. فصلنامه علمی پژوهشی دانشگاه الزهرا، 33(4): 164-149.
14. نصیری بزنجانی، م.، ریاحی مدوار، ع و. ا، باقی زاده. 1390. القای تولید ماده موثر رزمارینیک اسید در گیاه بادرنجبویه در مرحله گیاهچه‏ایی و بررسی بیان آنزیم تیروزین آمینو ترانسفراز. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته.
15. نوح‏پیشه، ز.، امیری، ح.، محمدی غلامی، ع و. س، فرهادی. 1399. بررسی کاربرد نانوذره اکسید روی بر خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی دو رقم از شنبلیله (Trigonella foenum-graecum) تحت تنش شوری. فرآیند و کارکرد گیاهی، 9(35): 437-422.
16. یوسفی، ک.، ریاحی مدوار، ع و. ا، باقی زاده. 1394. بررسی تاثیر الیسیتورهای نقره و مس بر بیان ژن فلاون سینتاز 1 و برخی پارامترهای بیوشیمیایی در گیاهچه های زیره سبز بومی ایران، 28(1): 210-223.
17. Ahmad, P., Ahanger, M. A., Alyemeni, M. N., Wijaya, L., Egamberdieva, D., Bhardwaj, R. and M, Ashraf. 2017. Zinc application mitigates the adverse effects of NaCl stress on mustard [Brassica juncea (L.) Czern and Coss] through modulating compatible organic solutes, antioxidant enzymes, and flavonoid content. Journal of Plant Interactions, 12: 429-437.
18. Alharby, H.F, Metwali, E.M.R, Fuller, M.P. and A.Y, Aldhebiani. 2016. The alteration of mRNA expression of SOD and GPX genes, and proteins in tomato (Lycopersicon esculentum mill) under stress of NaCl and/or ZnO nanoparticles. Saudi Journal of Biological Sciences, 23(6): 773–781.
19. Armin, M., Akbari, S. and S, Mashhadi. 2014. Effect of time and concentration of nano-Fe foliar application on yield components of wheat. International Journal of Biosciences, 4(9): 69-75.
20. Bedlovicova, Z., Strapac, I., Balaz, M. and A, Salayova. 2020. A Brief Overview on Antioxidant Activity Determination of Silver Nanoparticles. Molecules, 25: 3091.
21. Beltagi M.S. 2008. Exogenous ascorbic acid (vitamin C) induced anabolic changes for salt tolerance in chick pea (Cicer arietinum) plants. African Journal of Plant Science, 2(10): 118-123.
22. Bradford, M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical biochemistry, 72(1-2), PP: 248-254.
23. Chang, C.C., Yang, M.H., Wen, H.M. and J.C, Chern. 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analysis, 10: 178-182.
24. Elumalai, E.K., Prasad, T.N., Kambala, V., Nagajyothi, P.C. and E, David. 2010. Green synthesis of silver nanoparticle using Euphorbia hirta L. and their antifungal activities. Applied Science Research, 2(6): 76-81.
25. Ghanati, F., Bakhtiarian, S., Mohammadparast, B. and M, Keyhani. 2014. Production of New Active Phytocompounds by (Achillea millefolium) after Elicitation with Silver Nanoparticles and Methyl Jasmonate. Journal of Bioscience Biotechnology Research Asia, 11(2):391-399.
26. Giannopolitis, C.N. and S.K, Ries. 1977. Superoxide dismutase: Occurrence in higher plants. Plant Physiology, 59: 309-314.
27. Gokhale, M. and Y.K.S, Bansal. 2010. Assessment of Secondary Metabolites in In vitro Regenerated Plantlets of Oroxylum indicum L. Vent. Plant Tissue Culture and Biotechnology, 20(1): 21-28.
28. Gonçalves, S. and A, Romano. 2013. In vitro culture of lavenders (Lavandula) and the production of secondary metabolites. Biotechnology Advances, 31: 166–174.
29. Gutierrez Rodriguez, M.N. 2016. Evaluation o secondary and micronutrients in Kansas (Doctoral dissertation, Kansas State University). 235p.
30. Jadczak, P., Danuta K., Radosław D., Włodzimierz P. and P, Agnieszka. 2020. "Effect of AuNPs and AgNPs on the Antioxidant System and Antioxidant Activity of Lavender (Lavandula angustifolia) from In Vitro Cultures" Molecules, 25: 23: 5511.
31. Jakovljević, D.Z.; Vasić, S.M.; Stanković, M.S.; Čomić, L.R. and M. D, Topuzović. 2015. Secondary metabolite content and in vitro biological effects of Ajuga chamaepitys (L.) Schreb subsp. chamaepitys. Archive of Biological Science, 67: 1195–1202.
32. J., Tomankova, K.B., Harvanova, M., Malina, L., Malohlava, M., Luhova, L., Panacek, A., Manisova, B. and H, Kolarova. 2016. The effect of silver nanoparticles and silver ions on mammalian and plant cells in vitro. Food and chemical toxicology, 96:50-61.
33. Jo, Y-K, Cromwell, W., Jeong, H-K., Thorkelson, J., Roh, J-H. and D.B, Shin. 2015. "Use of silver nanoparticles for managing Gibberella fujikuroi on rice seedlings". Crop Protection, 74:65-69.
34. John, R., Ahmad, P., Gadgil, K. and S, Sharma. 2009. "Heavy metal toxicity: Effect on plant growth, biochemical parameters and metal accumulation by Brassica juncea L". Archives of Agronomy and Soil Science, 55:395- 405.
35. Kaveh R., Li, , Ranjbar, S., Tehrani. R., Brueck, C.L. and B, Van Aken. 2013. Changes in Arabidopsis thaliana Gene Expression in Response to Sil-ver Nanoparticles and Silver Ions. Environmental Science and Technology, 47(18): 10637-10644.
36. Ke D and M.E, Saltveit. 1986. Effect of calcium and auxin on russet spotting and phenyl alanine ammonia-lyase activity in iceberg lettuce. HortScience, 21: 1169-1171.
37. Khan, M. N., Mobin, M., Abbas, Z. K., AlMutairi, K. A. and Z. H, Siddiqui. 2016. Role of nanomaterials in plants under challenging environments. Plant Physiology and Biochemistry, 110: 194-209.
38. Khot, L.R., Sankaran, S., Maja, J.M., Ehsani, R. and E.W, Schuster. 2012. "Applications of nanomaterials in agricultural production and crop protection": a review. Crop protection, 35:64-70.
39. Kim PS, Djazayeri S. and R, Zeineldin. Novel nanotechnology approaches to diagnosis and therapy of ovarian cancer. Gynecol Oncol; 120:393-403.
40. Kobraee S, Shamsi K. and B, Rasekhi. 2011. Effect of micronutrients application on yield and yield components of soybean. Annals of Biological Research, 2 (2), 476-482.
41. Krishnaraj, C., Jagan, E., Ramachandran, R., Abirami, S., Mohan, N. and P, Kalaichelvan. 2012. "Effect of biologically synthesized silver nanoparticles on Bacopa monnieri (Linn.) Wettst". Plant Growth Metabolism Process Biochemistry, 47:651-658.
42. Kulisic, , Dragovic-Uzelac, V. and M, Milos. 2006. Antioxidant activity of aqueous tea infusions prepared from oregano, thyme and wild thyme. Food Technology Biotechnology, 44: 485-492.
43. Lopez-Arnaldos, , Lopez-Serrano, M., Ros., Barcelo, A., Calderon, A.A. and J.M, Zapata. 1995. Spectropho-ometric determination of rosmarinic acid in plant cell cultures by complexation with Fe2+ ions Fresenius› Journal of Analytical Chemistry, 351: 311-314.
44. Makowczyńska, J., Sliwinska, E., Kalemba, D., Piątczak, E. and H. Wysokińska. 2016. In vitro propagation, DNA content and essential oil composition of Teucrium scorodonia L. ssp. scorodonia. Plant Cell Tissue. 127: 1–13.
45. Marinova, D., Ribarova, F. and M, Atanassova. 2005. Total phenolics and total flavonoids in Bulgarian fruits and vegetables. Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 40: 255-260.
46. Marschner, H. 2011. Marschner's mineral nutrition of higher plants. Third Edition. Academic press. 568p.
47. Misawa, , Truesdale, M.R., Sandmann, G., Fraser, P.D., Bird, C., Schuch, W. and P.M, Bramley. 1994. Expression of a tomato cDNA coding for phytoene synthase in Escherichia coli, phytoen formation in vivo and in vitro and functional analysis of the various truncated gene products. The Journal of Biochemistry, 116:980-985.
48. Mittler, R. 2002. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends Plant Science. 7: 405–410.
49. Mohamadipoor, R., Sedaghathoor, S. and A, MahboubKhomami. 2013. Effect of application of iron fertilizers in two methods 'foliar and soil application' on growth characteristics of Spathyphyllum illusion. European Journal of Experimental Biology, 3: 232-240.
50. Molyneux, P. 2004. The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating antioxidant activity. Songklanakrin Journal of Science and Technology, 26: 211–219.
51. Moure, A., Cruz, J.M., Franco, D., Domínguez, J.M., Sineiro, J., Domínguez, H., José, Núñez, M. and J.C, Parajó. 2001. Natural antioxidants from residual sources. Food Chemistry, 72(2): 145-171.
52. Murashige, T. and F, Skoog. 1962. A Revised Medium for Rapid Growth and Bio Assays with Tobacco Tissue Cultures. Physiologia Plantarum, 15 (3): 473–497.
53. Nair, P.M.G. and I.M, Chung. 2015. Changes in the growth, redox status and expression of oxidative stress related genes in chickpea (Cicer arietinum) in response to copper oxide nanoparticle exposure. Journal of Plant Growth Regulation, 34(2):350-61.
54. Nair, R., Varghese, S.H., Nair, B.G., Maekawa, T., Yoshida, Y. and D, Sakthi Kumar. 2010. Nanoparticulate material delivery to plants: Review. Plant Science, 179: 154-163.
55. Niciforovic, N., Mihailovic, V., Maskovic, P., Solujic, , Stojkovic, A. and D, Pavlovic-Muratspahic. 2010. Antioxidant activity of selected plant species; potential new sources of natural antioxidants. Food and Chemical Toxicology, 48:3125-30.
56. Nobre, J. 1996. In vitro cloning ad micropropagationof Lavandula stoechas from feld grown plants. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 46: 151- 155.
57. Pasandi Pour, A., Farahbakhsh, H. and M, Saffari. 2014. Response of fenugreek to short-term salinity stress in relation to lipid peroxidation, antioxidant activity and protein content. Ethno-Pharmaceutical Products, 1: 45-52.
58. Perron, N. and J.A, Brumaghim. 2009. Review of the antioxidant mechanisms of polyphenol compounds related to iron binding. Cell Biochemistry and Biophysics, 53:75-100.
59. Petersen, M. and M.S.J, Simmonds. 2003. Rosmarinic acid. Phytochemistry, 62(2): 121-5.
60. Peyvandi, M., Parande, H. and M, Mirza. 2011. Comparison of nano Fe chelate with Fe chelate effect on growth parameters and antioxidant enzymes activity of Ocimum basilicum. New Cellular and Molecular Biotechnology Journal, 4: 89-99.
61. Qian, H., Peng, X., Han, X., Ren, J., Sun, L. and Z, Fu. 2013. Comparison of the toxicity of silver nanoparticles and silver ion on the growth of terrestrial plant model Arabidopsis thaliana. Journal of Environmental Sciences, 25: 1947–1955.
62. Radhakrishnan, T. O., Jithesh, A. and J.R, Dobaria. 2014. Hight Fequency re-generation protocol for callus culture of peanut leaves using ethylene mod-ulator as culture medium Aaditive. The Bioscan, 9(2): 599-604.
63. Rai M, Yadav A, and A, Gade. 2009. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol Advances, 27:76-83.
64. Ramachandra, C.T. and P, SrinivasaRao. 2008. Processing of Aloe vera leaf gel. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 3(2):502-510.
65. Sharma, P., Bhatt, D., Zaidi, M.G.H., Saradhi, P.P., Khanna, P.K. and S, Arora. 2012. Silver nanoparticle-mediated enhancement in growth and antioxidant status of Brassica juncea. Applied Biochemistry and Biotechnology, 167: 2225-2233.
66. Shukla, P.K., Shukla, S., Rajoriya, P. and P, Misra. 2018. Enhancing crop productivity in saline environment using nanobiotechnology. Springer International Publishing AG, part of Springer Nature, 2: 289-302.
67. Siddiqui, M. H., Al-Whaibi, M. H., Firoz, M. and M.Y, Al-Khaishany. 2015. Role of nanoparticles in plants. In: Nanotechnology and Plant Sciences: Nanoparticles and their Impact on Plants. (eds. Siddiqui, M. H., Al-Whaibi, M. H. and Firoz, M.) Pp. 19-35. Springer International Publishing, Switzerland.
68. Soliman, A.S., EL-feky, S.A. and E, Darwish. 2015. Alleviation of salt stress on Moringa peregrina using foliar application of nanofertilizers. Journal of Horticulture and Forestry, 7: 36-47.
69. Soobrattee, M., Neergheen, , Luximon-Ramma, A., Aruoma, O. and T, Bahorun. 2005. Phenolics as potential antioxidant therapeutic agents Mechanism and actions. Mutation Research, 579: 200-213.
70. Yan, Q., Shi, M., Neg, J. and J, Wu. 2006. Elicitor-induced rosmarinic acid accumulation and secondary metabolism enzyme activities in Salvia miltiorrhiza hairy roots. Plant Science, 170: 853–858.