نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم باغبانی، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد علوم باغبانی دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

10.22108/ijpb.2022.130332.1259

چکیده

زنبق مردابی گیاهی است چندساله، علفی و متعلق به تیره زنبق که شامل حدود 300 گونه از گیاهان گل‌دار است. این جنس به‌طور گسترده‌ای از مناطق معتدل تا مناطق ساحلی در نیمکره شمالی گسترش یافته است. این پژوهش به منظور بررسی تأثیر نانو ذرات نقره بر ویژگی‌های ریخت‌شناختی و فیزیولوژیک زنبق مردابی تحت شرایط درون شیشه‌ای به‌صورت آزمایشی بر پایه طرح کاملأ تصادفی با 5 تکرار اجرا شد. در این آزمایش غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره (0 (شاهد)، 5، 10، 20، 40، 80 ، 160 میلی‌گرم بر لیتر) به‌عنوان تیمار آزمایشی در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که تأثیر نانو ذرات نقره بر تعداد برگ، طول گیاهچه، میانگین طول برگ، درصد باززایی، سطح برگ، تعداد گیاهچه، کلروفیلa، کلروفیلb، کارتنوئید، فلاونوئید، فنل در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار شد. مقایسه میانگین داده‌ها بر صفات ریختشناختی نیز نشان داد که بیشترین میزان تعداد برگ، طول گیاهچه، میانگین طول برگ، درصد باززایی، سطح برگ، تعداد گیاهچه در تیمار نانو ذرات نقره در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر حاصل شد. نتایج حاصل از مقایسه میانگین داده‌ها بر میزان فنل و فلاونوئید کل اندازه‌گیری‌شده گیاه زنبق مردابی نشان داد، بیشترین میزان فنل در غلظت 10 میلی‌گرم بر لیتر نانو ذرات نقره و بیشترین میزان فلاونوئید در غلظت40 میلی‌گرم بر لیتر نانو ذرات نقره به دست آمد. از طرف دیگر، بیشترین میزان کلروفیلa، کلروفیلb وکاتنوئید در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر حاصل شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of silver nanoparticles on morphological and physiological properties of Iris pseudacorus under in vitro conditions

نویسندگان [English]

  • Younes Pourbeyrami Hir 1
  • Shima Mehri 2
  • Esmaeil Chamani 1
  • Hassan Maleki Lajayer 1

1 Faculty of Agricultural Science and Natural Resourses, Department of Horticultural Science, University of Mohaghegh Ardabili

2 Former M.Sc. student of Horticulture Sciences University of Mohaghegh Ardabili

چکیده [English]

Iris pseudacorus is a perennial herbaceous belonging to the Iridaceae family. This family consist of about 300 species of flowering plants with lush flowers. This genus spread widely from the temperate to the coastal areas in the Northern Hemisphere. This study was conducted to investigate the effects of silver nanoparticles on morphological and physiological properties of Iris pseudacorus under in vitro conditions based on a completely randomized design with 5 replications. In this experiment, different concentrations of silver nanoparticles (0 as a Control, 5, 10, 20, 40, 80 and 160 mg/l) were used as an experimental treatment. The variance analysis showed that the effect of silver nanoparticles on leaf number, seedling length, mean leaf length, regeneration percentage, leaf area, seedling number, chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid, flavonoid and phenol were significant at 1% probability level. The comparison of data means on morphological traits also showed that the highest leaf number, seedling length, leaf mean length, regeneration percentage, leaf area and the number of seedlings were obtained from silver nanoparticles at the rate of 5 mg/L. The results of the data mean comparison on the total phenol and flavonoid of marsh iris showed that the highest amount of total phenol was observed in 10 mg/L of silver nanoparticles and the highest amount of total flavonoid was in silver nanoparticles at the rate of 40 mg/L. On the other hand, the highest amount of chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids was obtained at 5 mg / l of silver nanoparticles.
.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flavonoid
  • In vitro
  • Iris pseudacorus
  • Phenol
  • Silver nanoparticles

مقدمه.

زنبق مردابی (Iris pseudacorus) از خانواده Iridaceae، گیاهی چندساله، تالابی و علفی است. گیاهان از یک ریزوم باریک که به قطر 5-1 سانتی متر است، رشد می‌کنند. هر گیاه تعداد زیادی برگ دارد که طول آنها بین 50 تا 100 سانتی‌متر و عرض30-10 سانتی‌متر است. برگ‌های زنبق مردابی به یک شکل از زمین پدیدار می‌شوند و دارای لبه‌های صاف و عمدتاً پایه هستند (Jacobs et al., 2011). ریزوم، مهم‌ترین عامل گسترش این گیاه است، اما جوانه‌زنی بذر نیز یکی از روش‌های بقای این گیاه محسوب می‌شود، اگرچه تکثیر گیاه از طریق بذر دشوار است (sun et al., 2006). ترکیبات بسیار زیادی در گونه‌های مختلف جنس زنبق وجود دارد که مهمترین آنها ایزوفلاونوئیدها هستند. عصاره استخراج‌شده از گیاهان تیره زنبق از قبیل زنبق مردابی خاصیت آنتی‌اکسیدانتی، ضدسرطانی ، ضدجهش‌زایی و از همه مهمتر ضدباکتریایی دارد (Crişan and Cantor, 2016). استفاده از گیاه زنبق مردابی به‌عنوان دارو از زمان مصر باستان وجود داشته و از ریزوم آن در درمان آبریزش بینی، گلو درد، سرماخوردگی و دندان درد استفاده شده است و اخیراً نیز مشخص شده است که عصاره این گیاه خاصیت آنتی‌باکتریایی بسیار قوی داشته و در کنترل باکتری‌های گرم مثبت بسیار مؤثر بوده است (Okba et al., 2022). از زنبق مردابی علاوه‌براینکه به‌عنوان گیاه زینتی استفاده می‌شود، به‌علت سیستم ریشه‌ای و قدرت رشد بسیا زیاد آن در شرایط باتلاقی، از آن در کنترل فرسایش خاک و همچنین تصفیه فاضلاب استفاده شده است (Sutherland, 1990). همچنین، سیستم ریشه‌ای این گیاه قادر است آلودگی‌های نیتراتی را حذف کرده و سبب کنترل گازهای گلخانه‌ای گردد (Sun et al., 2019). کشت بافت درون شیشه‌ای گیاهان زینتی یکی از ابزارهای ورود به بیوتکنولوژی گیاهی است که از ویژگی پرتوانی سلول‌های گیاهی بهره می‌برد (Quiroze et al., 2006). کشت بافت و سلول به میزان زیادی برای تولید زنبق استفاده شده و به مقدار درخورتوجهی باعث افزایش تولید و بهبود بخشیدن کیفیت گیاهان تولیدشده از طریق کشت بافت شده است (Da silva, 2008). در اوسط قرن بیستم، این نظریه که گیاهان از بافت گیاهی قابل تکثیر هستند، به‌طور کامل پذیرفته شد و کاربرد علمی آن در مقیاس تجاری و صنعتی آغاز گردید. در حال حاضر روش‌های کشت بافت گیاهی فقط منحصر به تولید و تکثیر گیاهان نبوده، درحالی‌که شامل برخی از موارد همچون تولید گیاهان عاری از ویروس و بیماری، جنین‌زایی رویشی، امتزاج پروتوپلاست، تولید متابولیت ثانویه و.... است (Alizadeh, 2011). نانوبیوتکنولوژی یک زمینه جدید از علم مدرن است و کاربرد نانوذرات فلزی، به‌ویژه نقره، طلا و پلاتین، به‌سرعت در حال ظهور است. نانو ذرات مجموعه‌های اتمی یا مولکولی با کمینه ابعاد بین 100-1 نانومتر هستند که خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی در مقابله با توده مواد خود دارند (Monica et al., 2009). نانو ذرات نقره (Silver nanoparticles) به‌علت داشتن سطح ویژه بسیار بالا و واکنش‌پذیری بالای اتم‌های سطحی نسبت به یون نقره دارای خواص ضدمیکروبی خیلی بالایی بوده و بر همین اساس در سالیان اخیر به موازات رشد و توسعه علم نانوتکنولوژی، کاربرد نانو ذرات نقره در محصولات بهداشتی و در مبارزه بر علیه عوامل بیماری‌زا هم گسترش یافته است (Zhang et al., 2005; Kim et al., 2007; Kim et al., 2008). در پژوهشی روی ریزنمونه‌های زیتون مشخص شده است که نانو ذرات نقره با غلظت‌های کم (4 میلی‌گرم بر لیتر) به خوبی توانسته‌اند آلودگی‌های قارچ و باکتری را بدون آسیب رساندن به ریزنمونه‌ها کنترل نمایند (Gosh et al., 2010). نانوذرات نقره به‌علت تأثیر بر ویژگی‌های فیزیولوژیک و عملکرد ضدمیکروبی شناخته‌شده ممکن است در فرآیندهای ضدعفونی سطحی ریزنمونه‌ها برای کشت‌های درون شیشه‌ای استفاده بالقوه داشته باشند (Sarmast and Salehi, 2016). همچنین، نشان داد شده است که نانو ذرات نقره در کاهش آلودگی باکتریایی در گیاه ارکیده (Vanilla planifolia) مؤثر هستند (Spinoso et al., 2017). اثر ذرات نانو نقره بر تحمل به شوری گیاه زیره سبز (Cuminum Cyminum) در مراحل جوانه‌زنی در شرایط آزمایشگاهی نیز بررسی شده است و نتایج نشان داده است که تیمار 20 میلی‌گرم بر لیتر ذرات نانو نقره در سطوح مختلف شوری بر شاخص‌های درصد جوانه‌زنی و قوه نامیه بذرها اثر معنی‌داری داشته و سبب افزایش مقاومت به شوری گیاه زیره سبز شده است (Ekhtiyari and Moraghebi, 2012). بر اساس گزارشات متعدد دیگر در غلظت‌های بالاتر، نانوذرات نقره اثرات منفی از جمله تأخیر در جوانه‌زنی بذر، رشد شاخساره و ریشه، تأخیر در گلدهی و کاهش عملکرد مشاهد شده است (Lin and Xing, 2007; Lee et al., 2008; El-Temsah and Joner, 2012). طی مطالعاتی روی گیاه کاکتوس (Caralluma tuberculat) نشان داده شد که غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره به‌طور درخورتوجهی بر تکثیرکالوس تأثیر می‌گذارد و در صورت ترکیب با هورمون‌های رشد در محیط MS شاخص زیست‌توده کالوس را به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. بیشترین تجمع کالوس، زیست‌توده‌ای با وزن تر (78/0 گرم بر لیتر) و وزن خشک (051/1 گرم بر لیتر) در کشت درون شیشه‌ای با ترکیب مشترکی از 60 میکروگرم بر لیتر نانو ذرات نقره و 5/0 میلی‌گرم بر لیتر ۴٬۲-دی‌کلروفنوکسی‌استیک اسید به‌علاوه 3 میلی‌گرم بر لیتر هورمون بنزیل آدنین، مشاهده شده است (Ali et al., 2019). در مطالعه‌ای از ریزنمونه‌های برگ انگور رقم‌های Rashe، Khoshnave و Farkhi استفاده شد. از نانوذرات نقره برای گندزدایی سطحی ریزنمونه‌ها در فرآیند کشت بافت نیز استفاده شده و مشاهده شده است که در تیمارهای نانو نقره تعداد کمی از ریزنمونه‌های سوخته وجود دارد و با افزایش غلظت نانو ذرات نقره و زمان ضدعفونی بهترین نتیجه به دست آمده است (Gouran et al., 2014).

همچنین در پژوهشی دیگر دریافتند که حضور اتیلن در گیاه Tecomella undulata در طول ریزازدیادی باعث ریختن برگ‌ها، کاهش در کلروفیل کل و سرانجام نابودی نمونه می‌شود. درصورتی‌که حضور نانو ذرات نقره در محیط‌کشت MS درصد زنده ماندنی نمونه را بهبود بخشیده و باعث افزایش میانگین تعداد ساقه و طول نمونه شده است (Sarmast et al., 2015). در مطالعه‌ای دیگر تأثیر نانو ذرات نقره در اندازه‌های بین 94/53 و 5/288 نانومتر و در غلظت‌های 0، 5/2، 5، 10، 20، 40، 80 و 100 پی‌پی‌ام بر تغییرات شاخص‌های فیزیویولوژیک مانند آنتوسیانین کل، الگوی پروتئین محلول کل و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز گیاهچه‌های گوجه در محیط‌کشت درون شیشه‌ای بررسی شد. نتایج نشان داد که میزان آنتوسیانین در پاسخ به حضور نانو ذرات نقره کاهش معنی‌داری را تا غلظت 10 پی‌پی‌ام به دنبال داشته است. پروتئین محلول کل گیاه با افزایش غلظت نانو ذرات نقره در اندام هوایی افزایش و در ریشه با افزایش غلظت در 20 و 40 پی‌پی‌ام نسبت به شاهد کاهش نشان داد. همچنین شدت بیان شش باند پروتئینی تحت تیمار با نانو ذرات نقره تغییر نمود. با افزایش غلظت نانو ذرات در محیط‌کشت افزایش در فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت در ریشه‌ها و اندام هوایی مشاهده گردید و به‌طورکلی نانو ذرات نقره موجب افزایش در میزان متابولیت‌های ثانویه در گیاهان شدند (Razavizadeh., 2019). تاآنجا‌که مطالعات بررسی شده‌اند، هیچگونه گزارشی در زمینه اثر نانو نقره بر کشت درون شیشه‌ای زنبق مردابی منتشر نشده است. باتوجه‌به اهمیت گیاه زینتی-دارویی زنبق مردابی و قابلیت رشد آن در مناطق باتلاقی و همچنین ویژگی‌های این گیاه درتصفیه فاضلاب و بهبود آلودگی‌های زیست-محیطی از جمله آلودگی‌های نیتراتی اهداف تحقیقی بسیار زیادی می‌توان برای این گیاه در نظر گرفت. ازجمله‌اینکه این گیاه در تالاب‌ها زندگی می‌کند و تکثیر آن از طریق ریزوم راحت‌تر بوده ولی با بذر مشکل است و از طرف دیگر به‌علت تغییرات اقلیمی و خشک شدن تالاب‌ها، زیستگاه‌های این گیاه در حال انقراض به‌تدریج در حال از بین رفتن است و برای جلوگیری از انقراض آنها می‌توان از تکثیر در شرایط درون شیشه‌ای استفاده کرد. بااین‌حال، در این مطالعه سعی شده است اثر نانو نقره بر میزان باززایی و تولید برخی از متابولیت‌های ثانویه در شرایط کشت درون شیشه‌ای بررسی گردد. اطلاعات این پژوهش می‌تواند زمینه تحقیقات گسترده‌تر آینده را در زمینه به‌کارگیری نانو نقره به‌عنوان یک ماده با اثر احتمالی در ممانعت از فعالیت اتیلن و نیز افزایش تولید ترکیبات این گیاه تحت شرایط درون شیشه‌ای فراهم آورد. استفاده از تکثیر درون شیشه‌ای نیز می‌تواند جایگزین مناسبی برای غلبـه بـر مشکلات تکثیر در این گیاه باشد. بنابراین، با توجه به کاربردهای پر اهمیت نانو ذرات نقره در زمینه کشاورزی و نیز مصارف دارویی و زینتی این گیاه از زمان مصر باستان، به نظر می‌رسد که تولید درون شیشه‌ای ریزوم این گیاه در سطح وسیع و استفاده از موادی برای افزایش میزان تولید متابولیت‌های ثانویه در آنها می‌تواند سبب بالا رفتن ارزش این گیاه دارویی-زینتی گردد. بنابراین، هدف کلی از این پژوهش مطالعه تأثیر این ماده بر میزان باززایی درون شیشه‌ای زنبق مردابی و ارزیابی غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره روی برخی از متابولیت‌های ثانویه گیاه زنبق مردابی و همچنین، به دست آوردن ارتباط بین نانو ذرات نقره و مشخص کردن میزان واکنش ویژگی‌های ریخت‌شناختی و فیزولوژیک گیاه زنبق مردابی به این ماده است.

 

مواد و روش

به‌منظور تأمین منبع گیاهی، بذر گیاه زنبق مردابی از شرکت بانک بذر جنوب واقع در شیراز خریدارای شد. بذر این گیاه دارای خواب فیزولوژیک بوده و جنین این بذرها پتانسیل رشد کمی دارند و درصد جوانه‌زنی آنها کم است. برای رفع این مشکل بذرها به‌مدت 24 ساعت در محلول 20 مولار NaOH قرار گرفتند و هر یک ساعت تکان داد شدند، پس از آن بذرها به‌مدت 10 دقیقه در مقابل جریان آب قرار گرفتند تا پوسته خارجی آنها سست شده و جدا شود. بذرها با استفاده از اتانول 70% به‌مدت 1 دقیقه و هیپوکلرید سدیم 3% به‌مدت 15 دقیقه ضدعفونی شده و 3 بار (10، 15 و20 دقیقه) با آب مقطر استریل شستشو داده شدند. سپس بذرها تحت شرایط استریل در محیط‌کشت حاوی MS 2/1 کشت شدند. دو ماه پس از جوانه‌زنی بذرها، برگ‌ها و ریشه‌ها از دانهال‌ها حذف شده و هیپوکوتیل در محیط‌کشت MS با 30 میلی‌گرم بر لیتر ساکارز و 7 میلی‌گرم بر لیتر آگار، بدون تیمار اصلی که آن را به‌عنوان شاهد در نظر گرفته و غلظت‌های متفاوتی از تیمار نانو ذرات نقره با غلظت‌های صفر (شاهد)، 5، 10، 20، 40 میلی‌گرم بر لیتر در 5 تکرار در قالب طرح کاملاً تصادفی کشت شدند. سپس نمونه‌ها به اتاقک رشد با دمای 2±24 درجه سانتیگراد منتقل گردیدند. دو ماه پس از قرار گرفتن نمونه‌ها در تیمار نانو ذرات نقره برای اندازه‌گیری صفات گیاهی از آنها استفاده شد.

برای اندازه‌گیری طول برگ و طول ریشه از خط‌کش استفاده شد. تعداد ریشه، تعداد برگ، تعداد گیاهچه و درصد باززایی به‌صورت چشمی شمارش شد. وزن تر گیاهچه‌ها با ترازوی یک‌هزارم اندازه‌گیری گردید. اندازه‌گیری سطح برگ با استفاده از نرم‌افزار Imagej.exe انجام گرفت. برای سنجش میزان کلروفیل 1/0 گرم از نمونه گیاهی وزن شد. سپس نمونه گیاهی درون هاون چینی قرار داده شده در داخل ظرف حاوی یخ، سائیده شد و یک میلی‌لیتر استون80% به محتوای هاون چینی افزوده شد. پس از ساییدن نمونه گیاهی و تهیه محلول یکنواخت، محتویات هاون به‌مدت 10 دقیقه و با سرعت 6000 آر پی ام سانتریفیوژ گردید. سپس محلول رویی را برداشته و در طول موج‌های 645، 663 و 470 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر مدل Jenway و ساخت کشور آمریکا قرائت گردید (Arnon, 1994). برای اندازه‌گیری مقدار فنل، یک گرم از نمونه گیاهی مورد نظر وزن گردیده و در داخل هاون چینی قرار داده شده و با یخ ساییده گردید. سپس 10 میلی‌لیتر از متانول 80% به آن اضافه شد. اندازه‌گیری محتوای فنل کل موجود در عصاره گیاه طبق روش Slinkard and Singleton (1977)، با کمی تغییر و با استفاده از معرف فولین سیوکالتیو اندازه‌گیری شد. 1/0 میلی‌لیتر از عصاره گیاهی سانتریفیوژ شده را درون میکروتیوپ ریخته و سپس 5/1 میلی‌لیتر فولین سیوکالتیو ده برابر رقیق شده به عصاره فوق اضافه شد. پس از گذشت 5 دقیقه در دمای اتاق 4/1 میلی‌لیتر کربنات سدیم 7% به آن اضافه گردید. محلول حاصل پس از هم‌زدن به‌مدت 30 دقیقه در تاریکی نگهداری شد. سپس میزان جذب رنگ در طول موج 765 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر مدل Jenway قرائت شد. نمونه بلانک با جایگزین کردن 7/0 میلی‌لیتر آب مقطر به جای عصاره گیاهی تهیه گردید (Slinkard and singleton., 1977). به‌منظور اندازه‌گیری فلاونوئید طبق روش Woisky و Salatino (1998)، 2/0 گرم از نمونه گیاهی منجمد شده وزن شد و درون هاون چینی قرار داده شد. سپس 1 میلی‌لیتر اتانول اسیدی (اتانول و اسید استیک به نسبت 99 به 1) به محتویات هاون چینی اضافه شد. پس از ساییدن نمونه گیاهی و تهیه محلول یکنواخت و پس از گذشت 24 ساعت محلول مورد نظر به‌مدت 15 دقیقه در 10000 دور سانتریفیوژ (مدل1_15KSIGMA و ساخت کشور آلمان) شد، میزان فلاونوئید کل به روش رنگ سنجی آلومینیوم‌کلرید اندازه‌گیری شد. در این روش میزان 5/0 میلی‌لیتر از محلول عصاره با 5/1 میلی‌لیتر اتانول 95%، 1/0 میلی‌لیتر آلومینیوم‌کلرید 10%، 1/0 میلی‌لیتر استات پتاسیم یک مولار و 8/2 میلی‌لیتر آب مقطر مخلوط گردید. پس از نگهداری نمونه‌ها در دمای اتاق به‌مدت 30 دقیقه، جذب مخلوط توسط اسپکتوفتومتر(مدل Jenwey) در طول 415 نانومتر قرائت شد (Woisky and Salatino., 1998).

تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS نسخه 9.1 و رسم نمودار‌ها توسط نرم افزار Excel انجام شد. مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون دانکن صورت گرفت.

 

 

نتایج

صفات ریخت‌شناختی

تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد اثر تیمارهای نانو ذرات نقره به کار رفته بر برخی صفات ریخت‌شناختی اندازه‌گیری شده در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار شد و همچنین این تیمارهای نانو ذرات نقره بر تعداد ریشه و طول ریشه تأثیری نداشته است (جدول1). با توجه به مقایسه میانگین داده‌ها نتایج نشان داد که با افزایش غلظت نانو ذرات نقره صفات ریخت‌شناختی شامل: تعداد برگ، طول گیاهچه، میانگین طول برگ، سطح برگ، تعداد گیاهچه و وزن تر گیاه زنبق مردابی روند نزولی داشته است (شکل1)، به‌طوری‌که بیشترین میزان در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر نانو ذرات نانو نقره و کمترین در غلظت 40 میلی‌گرم بر لیتر حاصل شد (جدول3).

 

صفات فیزیولوژیک

تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد اثر تیمارهای نانو ذرات نقره به کار رفته بر تمامی صفات فیزیولوژیک اندازه‌گیری شده در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار شد (جدول2). باتوجه‌به مقایسه میانگین داده‌ها، نتایج نشان داد بیشترین میزان کلروفیلa، کلروفیلb، کارتنوئید و فنل کل در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر و کمترین در 40 میلی‌گرم بر لیتر حاصل شد. بیشترین میزان فلاونوئید در غلظت40 میلی‌گرم بر لیتر نانو ذرات نقره و کمترین در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر و شاهد به دست آمد (جدول3).

 

 

 

جدول 1- تجزیه واریانس تأثیر نانو ذرات نقره در غلظت‌های مختلف بر صفات ریخت‌شناختی زنبق مردابی

Table 1- Analysis of variance of the effect of silver nanoparticles at different concentrations on Morphological Iris pseudacorus

میانگین مربعات MS

سطح برگ

وزن تر گیاهچه (گرم)

تعداد گیاهچه

درصد باززایی

میانگین طول برگ (سانتی‌متر)

طول ریشه(سانتی‌متر)

طول گیاهچه (سانتی‌متر)

تعداد ریشه

تعداد برگ

درجه آزادی

منابع تغییرات

**5/8

**04/0

**4/10

**714/160

**878/4

0

**63/4

0

**75/54

4

غلظت نانو ذرات نقره

9/6

05/0

**95/4

429/71

105/0

0

11/0

0

53/0

20

خطای آزمایشی

86/12

02/1

9/3

63/8

64/9

0

89/5

0

04/5

-

ضریب تغییرات %

*، **و ns: به‌ترتیب نشان دهنده معنی‌دار بودن در سطح 5%، 1% و عدم معنی‌داری است.

*, ** and ns, significant at the 5% and 1% and not significant probability levels, respectively.

 

 

20ppm SNP

sn

Control

sn

5ppm SNP

sn

10ppm SNP

sn

40ppm SNP

sn

 

شکل 1- تأثیر غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره (SNPs) بر رشد گیاهچه‌های زنبق مردابی (Iris pseudacorus).

Figure 1- The effect of different concentrations of silver nanoparticles (SNPs) on the growth of Iris pseudacorus seedlings.

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس تأثیر نانو ذرات نقره در غلظت‌های مختلف بر روی صفات فیزیولوژیک زنبق مردابی.

Table 2- Analysis of variance of the effect of silver nanoparticles at different concentrations on physiological traits of Iris pseudacorus.

میانگین مربعات MS

فلاونوئید

فنل

کارتنوئید

کلروفیل b

کلروفیل a

درجه آزادی

منابع تغییرات

** 375/4

**86/6

**4/514

**04/0

**07/0

6

غلظت نانو ذرات نقره

007/1

678/1

2/2

002/0

002/0

24

خطای آزمایشی

78/11

19/9

2

11/2

11/2

-

ضریب تغییرات %

*، **و ns: به ترتیب نشان دهنده معنی‌دار بودن در سطح 5%، 1% و عدم معنی‌داری است.

*, ** and ns, significant at the 5% and 1% and not significant probability levels, respectively.

جدول 3- مقایسه میانگین تأثیر نانو ذرات نقره در غلظت­های مختلف بر صفات ریخت‌شناختی و فیریولوژیک زنبق مردابی.

Table 3- Comparison of the average effect of silver nanoparticles at different concentrations on morphological and physiological traits of Iris pseudacorus

فلاونوئید (میلی گرم بر گرم وزن تر)

فنل (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

کارتنوئید (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل b (میلی‌گرم بر وزن تر)

کلروفیل a (میلی‌‌گرم بر وزن تر)

سطح برگ

وزن تر گیاهچه (گرم)

وزن گیاهچه

تعداد گیاهچه

درصد باززایی

طول گیاه‌چه (سانتی‌متر)

تعداد برگ

SNPs(M)

15.56b

5.1b

6.2b

100a

6.2b

5.1c

1b

0.864b

0.651c

0.864b

1.235c

0.325d

0

17.7a

6.9a

7.2a

100a

7.2a

6.23a

1.05a

0.954a

0.754a

0.954a

1.845a

0.325d

5

15.12b

4.2c

5d

100a

5d

5.59b

0.95c

0.745c

0.715b

0.745c

1.452b

0.465c

10

15.4b

4.5d

4.7c

100a

5.35c

4.95d

0.9d

0.678d

0.594c

0.678d

0.985d

0.499b

20

8.8c

2.3e

3e

95b

3.4e

2.78e

0.6e

0.124e

0.114d

0.124e

0.845e

0.512a

40

حروف مشترک در هر ستون بیانگر عدم تفاوت معنی‌دار در سطح احتمال 5 درصد است.

Common letters in each column indicate no significant difference at 5% probability level.

 

 

بحث

در پژوهشی Hosseinzadeh و همکاران (2014) گل‌های بریده رز رقم Full house را با غلظت‌های 25، 50، 100 پی‌پی‌ام نانو ذرات نقره به‌مدت یک ساعت به صورت پالسی تیمار دادند. طبق نتیجه حاصل، تیمار نانو ذرات نقره با غلظت 50 پی‌پی‌ام اثرات مطلوبی بر صفت وزن تر داشته است و در غلظت 100 پی‌پی‌ام اثرات نامطلوبی بر وزن تر داشت و وزن تر به‌طور درخورتوجهی کاهش یافته است. این نتایج با یافته‌های پژوهش حاضر مطابقت دارد. طی گزارشات Ehsanpour و jones (2001) نتایج به دست آمده بر گیاه چچم (Lolium multiflorum) نشان داد که نانو ذرات نقره علاوه برکاهش رشد ریشه باعث تغییراتی در ویژگی‌های ریخت‌شناختی آن شده و در غلظت‌های خاصی از نانو نقره سلول‌های پوششی ریشه به‌شدت تخریب شده و از بین رفته‌اند. در پژوهشی رشد صعودی ریشه در شلغم هندی (Brassica Juncea) در شرایط آزمایشگاهی با به کار بردن تیمارهای 0 تا 400 میلی‌گرم بر لیتر نانو نقره گزارش شده است (Sharma et al., 2012). همچنین، در پژوهشی دیگر رشد نزولی ریشه در 60 میکروگرم بر میلی‌لیتر نانو نقره در برنج گزارش شده است. این نتایج متفاوت نشان‌دهنده اثرات متفاوت نانو ذرات نقره روی میزان وزن ریشه گونه‌های مختلف گیاهی است (Mirzajani et al., 2013). این نتایج با یافته‌های پژوهش حاضر مطابقت دارد.Karami Mehrian و همکاران (2013) تحقیقی به‌منظور بررسی اثرات نانو ذرات نقره روی ویژگی‌های ریخت‌شناختی گیاه گوجه‌فرنگی انجام دادند و مشاهده کردند که با افزایش غلظت نانو ذرات نقره تعداد برگ‌ها در مقایسه با گروه شاهد به‌طور معنی‌داری کاهش یافت، این کاهش را می‌توان ناشی از اثرات سمیّت نانو ذرات نقره به‌علت اندازه بسیار کوچک، قدرت نفوذ بالا و همچنین، فراهم‌آوری سطح عملکرد بسیار بالایشان در گیاه گوجه‌فرنگی دانست که این نتایج با یافته‌های پژوهش حاضر مطابقت دارد.

Ghanati و همکاران (2014) نیز پژوهشی را برای بررسی اثر نانو ذرات نقره بر متابولیت ثانویه گیاه بومادران انجام دادند که نتایج نشان داد افزایش غلظت نانو ذرات نقره به‌عنوان محرک باعث افزایش تولید فلاونوئیدها و کاهش آنتوسیانین‌ها می‌شود. در این بررسی مشاهده شد که غلظت‌های بالای نانو ذرات نقره سبب تولید یک سری متابولیت‌های ثانویه جدید و ناشناس و نیز کاهش متابولیت‌های شناخته‌شده در این گیاه شد. در تحقیقی دیگر که به‌منظور بررسی تأثیر نانو ذرات نقره بر میزان تولید متابولیت ثانویه گیاه آلوئه‌ورا در شرایط کشت سلولی انجام گرفت مشاهده شد که با افزایش غلظت نانو ذرات نقره و مدت زمان مواجهه با این ترکیب زیست‌توده و تولید متابولیت ثانویه آلوئین در این گیاه کاهش می‌یابد. احتمالاً این اتفاق به این علت باشد که نانو ذرات نقره می‌توانند بر فعالیت آنزیم‌های دخیل در رشد سلول اثر بگذارند (Raei et al., 2014). مشخص شده است که نانو نقره می‌تواند به دیواره سلولی نفوذ کرده و تغییر در نفوذپذیری دیواره ایجاد کند و با تغییر در جذب و دفع مواد توسط دیواره بر بسیاری از فرآیندهای داخل سلول تأثیر گذار باشد. نانو نقره می‌تواند به فسفر و سولفور موجود در دیواره متصل شود و به‌این‌صورت بهDNA  متصل شده و حتی در ساختار و عملکرد پروتئین‌ها و آنزیم‌ها نیز تغییر ایجاد کند. باتوجه‌به اتصال نانو نقره باDNA  می‌توان کاهش تولید متابولیت‌های ثانویه (تاکسول به‌عنوان مهمترین متابولیت ثانویه در گیاه سرخدار) را به کاهش رونویسی ژن‌های دخیل در این فرآیند نسبت داد (Asghari et al., 2009). نتایج این تحقیقات با نتایج پژوهش حاضر که مشاهده شد با افزایش غلظت نانو نقره میزان تولید ترکیبات فنل و فلاونوئیدی در گیاه زنبق مردابی کاهش می‌یابد، مطابقت دارد.

Alimoradi و همکاران (2013) در بررسی میزان کلروفیل و کاروتنوئید گیاه آلسترومریا (Alstroemeria aurantiaca cv. ‘Tampa’) در شرایط آزمایشگاهی مشاهده کردند که میزان کلروفیل a در تیمارهای نانو نقره و شاهد تفاوت معنی‌داری نداشتند. میزان کلروفیل b تیمارهای 0 ،1 و 5/1 پی‌پی‌ام نانو نقره نیز نسبت به یکدیگر و تیمارهای 5/0 و 2 پی‌پی‌ام تفاوت معنی‌داری نشان ندادند. میزان کلروفیل  bدر تیمار 2 میلی‌گرم بر لیتر نسبت به تیمار 5/0 پی‌پی‌ام افزایش نشان داد. در بررسی میزان کلروفیل کل تیمارهای مختلف نانو ذرات نقره تفاوت معنی‌داری نسبت به شاهد نداشتند. مشتقات کلروفیلی گیاهان در مجموعه زیادی از فعالیت‌های زیستی دخیل هستند و به‌علت داشتن خواص و عملکرد پاد اکسایشی و ضدمیکروبی شناخته شده هستند (Ghanati and Bakhtiarian., 2014). نتایج به‌ دست آمده Dorna و همکاران (2010) از سنجش رنگیزه‌های فتوسنتزی نشان می‌دهد که میزان این رنگیزه‌ها در اثر تیمار با نانو ذرات نقره در مقایسه با شاهد افزایش یافته است. افزایش محتوای کلروفیل در غلظت‌های پایین تیمار با نانو ذرات نقره می‌تواند به‌علت اثر بازدارندگی آن بر اتیلن باشد. اتیلن موجب انتقال اکسین و کاهش میزان کلروفیل می‌شود. همچنین، نقره از طریق اتصال به رسپتورهای اتیلن و درنتیجه کاهش تولید اتیلن با تحریک بیوسنتز پلی‌آمین‌ها باعث مداخله در عملکرد اتیلن می‌گردد. در تحقیقاتی دیگر، Abou-zeid و Mostafa ( 2014) بیان کـرده‌اند که نانو ذرات نقره باعث افزایش محتوای رنگیـزه‌های فتوسنتزی در گندم و جو شده است. در تحقیقی که تیمار نانو نقره روی ماش و سورگوم اعمال شده بود، افزایش میزان کلروفیل در غلظت‌های پایین گزارش شده است (Racuciu et al., 2008). افزایش محتوای کلروفیلa ،کلروفیل b و کاروتنوئیدها در غلظت‌های پایین تحت تأثیر نانو ذرات نقره در گیـاه سـیب‌زمینـی نیز مشاهده شده است (Rakosy et al., 2005). نتایج حاصل از این تحقیقات در موافقت با نتایج به دست آمده از این پژوهش است.

نتیجه‌گیری

بر اساس نتایج به دست آمده می‌تـوان اظهـار داشـت کـه کـاربرد غلظت کمتر نانو ذرات نقره برای افزایش صفات ریخت‌شناختی به جز تعداد ریشه و طول ریشه گیاه زنبق مردابی مناسب است و تأثیر مطلوب‌تری در باززایی زنبق دارد. همچنین در ارتباط با صفات فیزیولوژیک شامل: فنل کل، کلروفیلa، کلروفیلb و کارتنوئید بیشترین میزان در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر و کمترین در 40 میلی‌گرم بر لیتر حاصل شد. ولی بیشترین میزان فلاونوئید در غلظت40 میلی‌گرم بر لیتر نانو ذرات نقره و کمترین در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر و شاهد به دست آمد.

 

 

Abou-Zeid, H. M. and Moustafa, Y. (2014) Physiological and cytogenetic responses of wheat and barley to silver nanopriming treatment. International Journal of Applied Biology and Pharmaceutical Technology 5(3): 265-78.
Ali, A., Mohammad, S., Khan, M. A., Raja, N. I., Arif, M., Kamil, A. and Mashwani, Z. U. R. (2019) Silver nanoparticles elicited in vitro callus cultures for accumulation of biomass and secondary metabolites in Caralluma tuberculata. Artificial cells, Nanomedicine, and Biotechnology 47(1): 715-724.
Alimoradi, M., Jafararpoor, M. and Golparvar, A. (2013) Improving the keeping quality and vase life of cut Alstroemeria flowers by post-harvest nano silver treatments. International Journal of Agriculture and Crop Sciences 6(11): 632-635.
Alizadeh, M. (2011) A user manual on plant tissue and micropropagation. Compilation of Nowruz Publications. Gorgan, Iran.
Arnon, D. I. (1949) Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology 24(1): 1-15.
Asghar, Gh., Mostajer, A., Sadeghi Ali Ebadi, H. and Nakhea, A. (2009) Effect of salicylic acid and silver nitrate on taxol production in Taxus baccata. Journal of Medicinal Plants 11(41): 74-82.
Crişan, I. and Cantor, M. (2016) New perspectives on medicinal properties and uses of Iris sp. Hop and Medicinal Plants 24: 24-36.
Da Silva, J. A. T. (2008) Floriculture, ornamental and plant biotechnology. Global Science Books. Kagawa University, Japan.
Dorna, H., Gorski, R., Szopinska, D., Tylkowska, K., Jurga, J., Wosinski, S. and Tomczak, M. (2010) Effect of a permanent magnetic field together with the shielding of an alternating electric field on carrot seed vigor and germination. Ecological Chemistry and Engineering 17(1): 53-61.
Ehsanpour, A. A. and Jones, M. G. K. (2001) Plant regeneration from mesophyll protoplasts of potato (Solanum tuberosum L.) cultivar Delaware using silver thiosulfate (STS). Journal of Sciences of the Islamic Republic of Iran 12(2): 103-110.
Ekhtiyari, R. and Moraghebi, F. (2012) Effect of nanosilver particles on salinity tolerance of cumin (Cuminum cyminum L.). Journal of Plant Biolotechnology 25: 99-107.
El‐Temsah, Y. S. and Joner, E. J. (2012) Impact of Fe and Ag nanoparticles on seed germination and differences in bioavailability during exposure in aqueous suspension and soil. Environmental Toxicology 27(1): 42-49.
Ghanati, F., Bakhtiarian, S., Parast, B. M. and Behrooz, M. K. (2014) Production of new active phytocompounds by Achillea millefolium L. after elicitation with silver nanoparticles and methyl jasmonate. Biosciences Biotechnology Research Asia 11(2): 391-399.
Ghosh, A., McBrayer, Z. and O'Connor, M. B. (2010) The Drosophila gap gene giant regulates ecdysone production through specification of the PTTH-producing neurons. Developmantal Biology 347(2):271-8.
Gouran, A., Jirani, M., Mozafari, A. A., Saba, M. K., Ghaderi, N. and Zaheri, S. (2014) Effect of silver nanoparticles on grapevine leaf explants sterilization at in vitro conditions. In 2nd National Conference on Nanotechnology from Theory to Application 1-6 Isfahan, Iran.
Hosseinzadeh, A., Kalateh Jari, S., Zarin Ney, V., Mashhadi, M., Bujar, A. and Hosseinzadeh, S. (2014) Investigation of the effect of silver nanoparticles on the quality and longevity of rose cut flowers. Plant and Ecosystem 10(40): 73-85.
Jacobs, J., Pokorny, M., Mangold, J. and Graves-Medley, M. (2011) Biology, ecology and management of yellow flag iris (Iris pseudacorus L.). Extension publication EB203, Montana State University Extension, Bozeman, MT, USA.
Karami Mehrian, S., Heidari, R. and Rahmani, F. (2016) Effect of chemical synthesis silver nanoparticles on germination indices and seedlings growth in seven varieties of Lycopersicon esculentum Mill (tomato) plants. Journal of Cluster Science 27: 327-340.
Kim, H. S., Kang, H. S., Chu, G. J. and Byun, H. S. (2008) Antifungal effectiveness of nano silver colloid against rose powdery mildew in greenhouses. In Solid State Phenomena. Trans Tech Publications 135: 15-18.
Kim, J. S., Kuk, E., Yu, K. N., Kim, J. H., Park, S. J., Lee, H. J. and Cho, M. H. (2007) Antimicrobial effects of silver nanoparticles. nano medicine: Nanotechnology, Biology and Medicine 3(1): 95-101.
Lee, W. M., An, Y. J., Yoon, H. and Kweon, H. S. (2008) Toxicity and bioavailability of copper nanoparticles to the terrestrial plants mung bean (Phaseolus radiatus) and wheat (Triticum aestivum): plant agar test for water‐insoluble nanoparticles. Environmental Toxicology and Chemistry: An International Journal 27(9): 1915-1921.
Lin, D. and Xing, B. (2007) Phytotoxicity of nanoparticles: inhibition of seed germination and root growth. Environmental Pollution 150(2): 243-250.
Mirzajani, F., Askari, H., Hamzelou, S., Farzaneh, M. and Ghassempour, A. (2013) Effect of silver nanoparticles on Oryza sativa L. and its rhizosphere bacteria. Ecotoxicology and Environmental Safety 88: 48-54.
Monica, R. C. and Cremonini, R. (2009) Nanoparticles and higher plants. Caryologia 62(2): 161-165.
Tengku Mohamad, T. A. S., Islahudin, F., Jasamai, M. and Jamal, J. A. (2019) Preference, perception and predictors of herbal medicine use among malay women in Malaysia. Patient Prefer Adherence 13: 1829-1837.
Okba, M. M., Abdel Baki, P. M., Abu-Elghait, M., Shehabeldine, A. M., El-Sherei, M. M., Khaleel, A. E. and Salem, M. A. (2022) UPLC-ESI-MS/MS profiling of the underground parts of common Iris species in relation to their anti-virulence activities against Staphylococcus aureus. Journal of Ethnopharmacology 10(282): 114658.
Quiroz-Figueroa, F. R., Rojas-Herrera, R., Galaz-Avalos, R. M. and Loyola-Vargas, V. M. (2006) Embryo production through somatic embryogenesis can be used to study cell differentiation in plants. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 86(3): 285-301.
Racuciu, M., Creanga, D. and Horga, I. (2008) Plant growth under static magnetic field influence. Romanian Journal of Physics 53(1-2): 353-359.
Raei, M., Angaji, S. A., Omidi, M. and Khodayari, M. (2014) Effect of abiotic elicitors on tissue culture of Aloevera. International Journal of Bioscience 5(1): 74-81.
Rakosy‐Tican, L., Aurori, C. M. and Morariu, V. V. (2005) Influence of near null magnetic field on in vitro growth of potato and wild Solanum species. bioelectromagnetics: Journal of the Bioelectromagnetics Society, the Society for Physical Regulation in Biology and Medicine, the European Bioelectromagnetics Association 26(7): 548-557.
Razavizade, R. (2019) The effect of silver nanoparticles on the antioxidant capacity and total soluble protein pattern in tomato seedlings under in vitro culture. Applied Biology 32(3): 22-38.
Sarmast, M. K. and Salehi, H. (2016) Silver nanoparticles: an influential element in plant nanobiotechnology. Molecular Biotechnology 58: 441-449.
Sarmast, M. K., Niazi, A., Salehi, H. and Abolimoghadam, A. (2015) Silver nanoparticles affect ACS expression in Tecomella undulata in vitro culture. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 121(1): 227-236.
Sharma, P., Bhatt, D., Zaidi, M. G. H., Saradhi, P. P., Khanna, P. K. and Arora, S. (2012) Silver nanoparticle-mediated enhancement in growth and antioxidant status of Brassica juncea. Applied biochemistry and biotechnology 167(8): 2225-2233.
Slinkard, K. and Singleton, V. L. (1977) Total phenol analysis: automation and comparison with manual methods. American journal of Enology and Viticulture 28(1): 49-55.
Spinoso-Castillo, J. L., Chavez-Santoscoy, R. A., Bogdanchikova, N., Pérez-Sato, J. A., Morales-Ramos, V. and Bello-Bello, J. J. (2017) Antimicrobial and hormetic effects of silver nanoparti-cles on in vitro regeneration of vanilla (Vanilla planifolia Jacks. ex Andrews) using a temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 129: 195-207.
Sun, Sh., Liu, J., Zhang, M. and He, Sh. (2019) Simultaneous improving nitrogen removal and decreasing greenhouse gas emission with biofilm carrier’s addition in ecological floating bed. Bioresource Technology 292(4): 121944.
Sun, Y. C., Zhang, Y. J., Wang, K. and Qiu, X. J. (2006) NaOH scarification and stratification improve germination of Iris lactea var. chinensis seed. HortScience 41(3): 773-774.
Sutherland, W. J. (1990) Biological flora of the British Isles: Iris pseudacorus L. Journal of Ecology 78: 833-848.
Woisky, R. and Salatino, A. (1998) Analysis of propolis: some parameters and procedures for chemical quality control. Journal of Apicultural Research 37: 99-105.
Zhang, F. Q., She, W. J. and Fu, Y. F. (2005) Effect of Nano-silver on cell division and mitotic chromosomes: a prefatort siren. Geneva 40: 504-509.