| تعداد نشریات | 31 |
| تعداد شمارهها | 427 |
| تعداد مقالات | 4,065 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,528,022 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,712,799 |
تأثیر نانوذرات اکسید روی بر جوانهزنی، رشد گیاهچه و متابولیت های ثانویه بادرنجبویه (Mellisa officinalis L.) در شرایط درون شیشه ای | ||
| تولید و ژنتیک گیاهی | ||
| دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 11، اردیبهشت 1405، صفحه 93-108 اصل مقاله (1.55 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/plant.2001.145333.1195 | ||
| نویسندگان | ||
| مریم دهجی پور حیدرآبادی* ؛ فاطمه مرتضائی؛ محسن محمودنیا میمند | ||
| گروه ژنتیک و تولید گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولیعصر(عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه: استفاده از فنآوری نانو در کشاورزی نقش مهمی در بهبود رشد، فتوسنتز و عملکرد گیاهان ایفا کرده است. اثرات درمانی متابولیتهای ثانویه گیاهان دارویی مانند آلکالوئیدها، ترکیبات فنلی، فلاونوئیدها و کاروتنوئیدها مورد توجه بشر بوده است. استفاده از محرکهای غیرزیستی، یکی از روشهای بهکار گرفته شده برای افزایش تولید متابولیتهای ثانویه در گیاهان دارویی است. در سالهای اخیر کاربرد نانوذرات بهعنوان یک محرک مؤثر، جهت افزایش تولید متابولیتهای ثانویه، مطرح شده است. نانوذرات براساس نحوه کاربرد، غلظت و اندازه، متابولیسم اولیه و ثانویه را در گیاهان دارویی تحت تأثیر قرار میدهند. لذا، در این پژوهش تأثیر غلظتهای مختلف نانوذرات اکسید روی بر جوانهزنی، رشد گیاهچهای، تولید ترکیبات فنلی و اسید رزمارینیک در کشت درون شیشهای بادرنجبویه بررسی شد. مواد و روشها: بهمنظور بررسی تأثیر جایگزینی منبع روی در محیط کشت با نانوذرات اکسید روی آزمایشی بهصورت کشت درون شیشهای در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. اضافه نمودن نانوذرات اکسید روی به محیط کشت MS بعد از آمادهسازی آنها با استفاده از حمام فراصوت انجام شد. بذرهای بادرنجبویه پس از ضدعفونی سطحی به محیط کشت حاوی غلظتهای مختلف نانوذرات اکسید روی (صفر بهعنوان شاهد، 016/0، 08/0 و 4/0 میلیگرم بر لیتر) انتقال و سپس محیطهای کشت در اتاقکهای رشد با شرایط دوره نوری 16 ساعت نور و 8 ساعت تاریکی در درجه حرارت C˚25 قرار داده شدند. پس از پایان دوره آزمایش درصد جوانهزنی، پارامترهای رشد، میزان رنگیزههای فتوسنتزی، فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز، میزان فنل و میزان اسیدرزمارینیک تحت تأثیر غلظتهای مختلف نانوذرات اکسید روی اندازهگیری شد. پس از انجام تجزیه آماری دادهها و مشاهده تفاوت معنیدار در تجزیه واریانس، با استفاده از آزمون دانکن مقایسه میانگینها در سطح احتمال 5% صورت گرفت. نتایج: براساس نتایج این پژوهش، درصد جوانهزنی با حضور نانوذرات اکسید روی در محیط، نسبت به شاهد کاهش یافت. بیشترین کاهش (50%) در تیمار با غلظت 016/0 میلیگرم بر لیتر نانوذرات اکسید روی مشاهده شد. طول ریشهچه در گیاهان رشدیافته در محیط دارای نانوذرات اکسید روی نسبت به گیاهان شاهد بهمیزان 3 تا 5 برابر افزایش نشان داد. افزایش وزن خشک ریشهچه، ساقهچه و گیاهچه نیز در حضور نانوذرات اکسید روی نسبت به شاهد 5/1 تا 2 برابر بود. میزان کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید در تیمار نانوذرات اکسید روی با غلظتهای 08/0 و 4/0 میلیگرم بر لیتر نسبت به شاهد بهمیزان 5/1 تا 2 برابر افزایش یافت. افزایش قابل توجهی در فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز، میزان ترکیبات فنلی و اسید رزمارینیک در تیمار نانوذرات اکسید روی نسبت به شاهد مشاهده شد. بیشترین افزایش در فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز، ترکیبات فنلی و اسید رزمارینیک در تیمار نانوذرات اکسید روی با غلظت 08/0 میلیگرم بر لیتر مشاهده شد. نتیجهگیری: در سالهای اخیر، از نانوذرات بهعنوان یک محرک جدید، جهت افزایش رشد و متابولیتهای ثانویه در گیاهان دارویی استفاده شده است. براساس نتایج این پژوهش در حضور نانوذرات اکسید روی در غلظتهای بسیار پایینتر از غلظت عنصر روی در محیط کشت MS، افزایش رشد، میزان رنگیزههای فتوسنتزی و در نتیجه عملکرد گیاه مشاهده شد. افزایش میزان ترکیبات فنلی و میزان اسید رزمارینیک تحت تأثیر نانوذرات اکسید روی در کشت درون شیشهای بادرنجبویه با افزایش فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز هماهنگ بود. درنهایت، استفاده از نانوذرات اکسید روی بهعنوان یک راهکار مؤثر جهت بهبود متابولیسم اولیه و ثانویه در گیاه بادرنجبویه قابل توصیه است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| اسید رزمارینیک؛ رشد؛ کشت درون شیشه؛ نانوذرات اکسید روی؛ نعناعیان | ||
| مراجع | ||
|
Abdelmagid, S. Y., Gharib, F. A. E. L., & Ahmed, E. Z. (2025). Impact of titanium nanoparticles on germination and early growth of faba bean (Vicia faba L.). Scientific Reports, 15(1), 32450. https://doi.org/10.1038/s41598-025-18071-1 Acharya, P., Jayaprakasha, G. K., Crosby, K. M., Jifon, J. L., & Patil, B. S. (2020). Nanoparticle-mediated seed priming improves germination, growth, yield, and quality of watermelons (Citrullus lanatus) at multi-locations in Texas. Scientific reports, 10(1), 5037. https://doi.org/10.1038/s41598-020-61696-7 Aghaee, A., Shahabivand, S., Athari, M., & Nasiri, Y. (2022). The effect of foliar application of zinc oxide and zinc nanoparticles on growth, photosynthetic pigments and essential oil compounds of green basil. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 35(2), 233-245. (In Persian). https://doi.org/10.22034/JPR.2022.2116 Aminizadeh, M., Riahi-Madvar, A., & Mohammadi, M. (2016). Nano-Metal oxides induced sulforaphane production and peroxidase activity in seedlings of Lepidium draba (Brassicaceae). Progress in Biological Sciences, 6(1), 75-83. https://doi.org/10.22059/pbs.2016.59010 Arnon, D. I. (1949). Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24, 1-15.
Arora, S., Murmu, G., Mukherjee, K., Saha, S., & Maity, D. (2022). A comprehensive overview of nanotechnology in sustainable agriculture. Journal of Biotechnology, 355, 21-41. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2022.06.007 Berni, R., Luyckx, M., Xu, X., Legay, S., Sergeant, K., Hausman, J. F., & Guerriero, G. (2019). Reactive oxygen species and heavy metal stress in plants: Impact on the cell wall and secondary metabolism. Environmental and Experimental Botany, 161, 98-106. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2018.10.017 Doğaroğlu, Z. G., Eren, A., & Baran, M. F. (2019). Effects of ZnO nanoparticles and ethylenediamine‐N, N′‐disuccinic acid on seed germination of four different plants. Global Challenges, 3(9), 1800111. https://doi.org/10.1002/gch2.201800111 Farghaly, F. A., Radi, A. A., Al-Kahtany, F. A., & Hamada, A. M. (2020). Impacts of zinc oxide nano and bulk particles on redox-enzymes of the Punica granatum callus. Scientific reports, 10(1), 19722. https://doi.org/10.1038/s41598-020-76664-4 Farnoosh, S., Masoudian, N., Safipour Afshar, A., SaeidNematpour, F., & Roudi, B. (2023). Effect of Zinc Oxide nanoparticle on physiological characteristics, rosmarinic acid production and expression of TAT and 4-Cl genes in Lemongrass (Melissa officinalis L.). Cell and Tissue Journal, 13(1), 56-70. (In Persian). https://doi.org/10.22080/jct.2022.29848 Gholami, A., Abbaspour, H., Gerami, M., & Hashemi-Moghaddam, H. (2020). The effect of titanium dioxide nanoparticles (TiO2) on photosynthetic pigments and some biochemical and antioxidant properties of Rosmarinus officinalis L. Journal of Food Science and Technology, 17(105), 123-134. (In Persian). Gill, S. S., & Tuteja, N. (2010). Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant physiology and biochemistry, 48(12), 909-930. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2010.08.016 Haghaninia, M., Javanmard, A., Rasouli, F., & Hazrati-Haselghobiafshar, F. (2025). Optimizing the performance and defensive traits of grapefruit mint (Mentha suaveolens × piperita) under drought stress conditions using arbuscular mycorrhizal fungi and carbon quantum dots. Plant Production and Genetics, 6(1), 1-18. (In Persian). Hu, P., An, J., Faulkner, M. M., Wu, H., Li, Z., Tian, X., & Giraldo, J. P. (2020). Nanoparticle charge and size control foliar delivery efficiency to plant cells and organelles. ACS nano, 14(7), 7970-7986. https://doi.org/ 10.1021/acsnano.9b09178 Hussein, R. A., & El-Anssary, A. A. (2019). Plants secondary metabolites: the key drivers of the pharmacological actions of medicinal plants. Herbal medicine, 1(3), 11-30. https://doi.org/10.5772/intechopen.76139 Javed, R., Yucesan, B., Zia, M., & Gurel, E. (2018). Elicitation of secondary metabolites in callus cultures of Stevia rebaudiana Bertoni grown under ZnO and CuO nanoparticles stress. Sugar Tech, 20(2), 194-201. https://doi.org/10.1007/s12355-017-0539-1 Lew, T. T. S., Wong, M. H., Kwak, S. Y., Sinclair, R., Koman, V. B., & Strano, M. S. (2018). Rational design principles for the transport and subcellular distribution of nanomaterials into plant protoplasts. Small, 14(44), 1802086. https://doi.org/10.1002/smll.201802086 Kittler, J., Krüger, H., Ulrich, D., Zeiger, B., Schütze, W., Böttcher, C., & Marthe, F. (2018). Content and composition of essential oil and content of rosmarinic acid in lemon balm and balm genotypes (Melissa officinalis). Genetic Resources and Crop Evolution, 65(5), 1517-1527. https://doi.org/10.1007/s10722-018-0635-4 Kurczy´nska, E., Godel-J˛edrychowska, K., Sala, K., & Milewska-Hendel, A. (2021). Nanoparticles—plant interaction: what we know, where we are? Applied Sciences, 11, 5473. https://doi.org/10.3390/app11125473 Maani, M., Fallah Chai, M. M., & Shariati, F. (2025). Uptake of zinc and its effects on nutrient and chlorophyll content in seedlings. Caspian Journal of Environmental Sciences, 1-9. https://doi.org/10.22124/cjes.2025.9267 Marslin, G., Sheeba, C. J., & Franklin, G. (2017). Nanoparticles alter secondary metabolism in plants via ROS burst. Frontiers in plant science, 8, 832. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00832 Mohit Rabary, P., Movahedi, Z., Ghabooli, M., & Rostami, M. (2022). Effects of foliar application of zinc oxide nanoparticles on traits of several medicinal plants under aeroponic system conditions. International Journal of Horticultural Science and Technology, 9(4), 445-452. https://ijhst.ut.ac.ir/article_87134.html Nazir, S., Zhang, J. M., Junaid, M., Saleem, S., Ali, A., Ullah, A., & Khan, S. (2024). Metal-based nanoparticles: basics, types, fabrications and their electronic applications. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 238(6), 965-995. https://doi.org/10.1515/zpch-2023-0460 Nechitailo, G. S., Bogoslovskaya, O. A., Ol’khovskaya, I. P., & Glushchenko, N. N. (2018). Influence of iron, zinc, and copper nanoparticles on some growth indices of pepper plants. Nanotechnologies in Russia, 13(3), 161-167. Ninkuu, V., Aluko, O. O., Yan, J., Zeng, H., Liu, G., Zhao, J., & Dakora, F. D. (2025). Phenylpropanoids metabolism: Recent insight into stress tolerance and plant development cues. Frontiers in Plant Science, 16, 1571825. https://doi.org/10.1134/S1995078018020052 Oloumi, H., Soltaninejad, R., & Baghizadeh, A. (2015). The comparative effects of nano and bulk size particles of CuO and ZnO on glycyrrhizin and phenolic compounds contents in Glycyrrhiza glabra L. seedlings. Indian Journal of Plant Physiology, 20: 157-161. https://doi.org/10.1007/s40502-015-0143-x Öztürk, M., Duru, M. E., Ince, B., Harmandar, M., & Topçu, G. (2010). A new rapid spectrophotometric method to determine the rosmarinic acid level in plant extracts. Food Chemistry, 123(4), 1352-1356. https://doi.org/ 10.1016/j.foodchem.2010.06.021 Pavani, K., Divya, V., Veena, I., Aditya, M., & Devakinandan, G. (2014). Influence of bioengineered zinc nanoparticles and zinc metal on Cicer arietinum seedlings growth. Asian Journal of Agriculture and Biology, 2(4), 216-223. https://doi.org/10.2139/ssrn.4865424 Rahman, M. S., Chakraborty, A., Kibria, A., & Hossain, M. J. (2023). Effects of silver nanoparticles on seed germination and growth performance of pea (Pisum sativum). Plant Nano Biology, 5, 100042. https://doi.org/10.1016/j.plana.2023.100042 Rivero-Montejo, S. D. J., Vargas-Hernandez, M., & Torres-Pacheco, I. (2021). Nanoparticles as novel elicitors to improve bioactive compounds in plants. Agriculture, 11(2), 134. https://doi.org/10.3390/agriculture11020134 Saini, N., Anmol, A., Kumar, S., Wani, A. W., Bakshi, M., & Dhiman, Z. (2024). Exploring phenolic compounds as natural stress alleviators in plants-a comprehensive review. Physiological and Molecular Plant Pathology, 133, 102383. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2024.102383 Shavalibor, A. & Esmaeilzadeh Bahabadi, S. (2021). Effect of biologically synthesized silver nanoparticles on Melissa officinalis L.: Evaluation of growth parameters, secondary metabolites, and antioxidant enzymes. Iranian Journal of Plant Physiology, 11(4), 3799-3809. Shehzad, M. A., Khan, M. A., Ali, A., Mohammad, S., Noureldeen, A., Darwish, H., & Khan, R. S. (2021). Interactive effects of zinc oxide nano particles and different light regimes on growth and silymarin biosynthesis in callus cultures of Silybum marianum L. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology, 49(1), 523-535. https://doi.org/10.1080/21691401.2021.1946069 Singleton, V. L., & Rossi, J. A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture, 16, 144-158. Tariq, M., Tufail, A., Hafeez, M. B., Shoukat, M., Ahmad, N., Iqbal, S., & Zahra, N. (2025). Zinc-based nanoparticles improved the growth, chlorophyll, osmoregulation and ions relations of sunflower under combined shade and drought stress. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 103812. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2025.103351 Tarroum, M., Alfarraj, N. S., Al-Qurainy, F., Al-Hashimi, A., Khan, S., Nadeem, M., & Shaikhaldein, H. O. (2023). Improving the production of secondary metabolites via the application of biogenic zinc oxide nanoparticles in the calli of Delonix elata: a potential medicinal plant. Metabolites, 13(8), 905. https://doi.org/10.3390/metabo13080905 Weitzel, C., & Petersen, M. (2011). Cloning and characterisation of rosmarinic acid synthase from Melissa officinalis L. Phytochemistry, 72(7), 572-578. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2011.01.039 Wang, J., Zheng L., Wu, J., & Tan, R. (2006). Involvement of nitric oxide in oxidative burst, phenylalanine ammonia-lyase activation and Taxol production induced by low-energy ultrasound in Taxus yunnanensis cell suspension cultures. Nitric Oxide, 15, 351-358. https://doi.org/10.1016/j.niox.2006.04.261 Zeng, Y., Molnárová, M., & Motola, M. (2024). Metallic nanoparticles and photosynthesis organisms: Comprehensive review from the ecological perspective. Journal of Environmental Management, 358, 120858. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120858 Ziari, Z., Tajadod, G., Arbabian, S., & Mirzai, M. (2024). The effect of manganese oxide nanoparticles and zinc oxide nanoparticles on seed germination of medicinal chicory plant Cichorium intybus L. Plant, Algae, and Environment, 8(2), 1366-1374. https://doi.org/10.48308/jpr.2024.236369.1083 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 30 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 11 |
||