Document Type : Research Paper
Author
Department of Soil Science- agriculture faculty- Razi University- Kermanshah-Iran
Abstract
Increasing the production and use of nanoparticles in the environment has raised concerns about their effects on living organisms. In this study the effect of CuO- NPs on the lettuce growth and its uptake by the plant were investigated in a research greenhouse and in soil environment at Davis university of California. Treatments included control (distilled water), CuCl2 and CuO- NPs which applied 14 days after planting. During the plant growth, Plastochron Index (PI), Leaf Plastochron Index (LPI) of leaf number 4, copper (Cu) concentration in leaf number 4 by ICP-MS and Cu concentration in leaves with specific plastochron index by Laser Ablation-ICP-MS were measured. Results showed that the effect of nanoparticles on the PI of whole plant and leaf number 4 was not significant. The Cu concentration in leaf number 4 was decreased with time after application of nanoparticles treatment. Measurement of Cu concentration by LA-ICP-MS showed the insignificant difference in Cu concentration between different parts of leaf and between nanoparticles treatment with other treatment. Also, the highest concentration of Cu was observed in between veins than other parts of the leaf. It seems that CuO- NPs have not been absorbed by the plant and have little effect on plant growth. More studies with other plants are recommended.
Keywords
اثر نانو ذرات اکسید مس (CuO-NPs) بر رشد گیاه کاهو و جذب آن توسط گیاه در شرایط گلخانه
ساره نظامی*
ایران، کرمانشاه، دانشگاه رازی، دانشکده کشاورزی، گروه علوم و مهندسی خاک
تاریخ دریافت: 27/05/1398 تاریخ پذیرش: 13/07/1398
چکیده
افزایش تولید و مصرف نانو ذرات نگرانیهایی را در مورد اثرات آنها بر موجودات زنده ایجاد کرده است. در این مطالعه اثر نانو ذرات اکسید مس بر رشد گیاه کاهو و جذب آن توسط گیاه و در محیط خاک در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه دیویس- کالیفرنیا بررسی شد. تیمارها شامل شاهد، کلرید مس و نانو ذرات اکسید مس بودند که 14 روز بعد از کاشت گیاه اعمال شدند. در طول دوره رشد گیاه شاخص پلاستوکرون (به عنوان شاخص رشد گیاه)، شاخص پلاستوکرون برگ شماره 4 (به عنوان برگ مرجع)، غلظت مس در برگ شماره 4 با دستگاه ICP-MS و غلظت مس در برگهای با شاخص پلاستوکرون مشخص با دستگاه لیزر ابلیشن همراه با ICP-MS اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که اثر نانو ذرات بر شاخص پلاستوکرون کل گیاه و برگ شماره 4 معنیدار نبود. غلظت مس در برگ شماره 4 با گذشت زمان از اعمال تیمار نانو ذرات کاهش یافت. اندازهگیری غلظت مس با دستگاه لیزر ابلیشن نشان داد که تفاوت چندانی بین غلظت مس در بخشهای مختلف برگ و در تیمار نانو ذرات با سایر تیمارها وجود نداشت. همچنین، بیشترین غلظت مس در رگبرگ برگ نسبت به سایر بخشها مشاهده گردید. به طور کلی باتوجه به نتایج به نظر می رسد که نانو ذرات توسط گیاه جذب نشده و تأثیر چندانی نیز بر رشد گیاه نداشته اند. انجام مطالعات بیشتر با سایر گیاهان در این زمینه پیشنهاد می شود.
واژه های کلیدی: نانو ذرات، مس، شاخص پلاستوکرون، کاهو
* نویسنده مسئول، تلفن: ۳۸۳۲۲۰۳۵- ۰۸۳، پست الکترونیکی: snezami1981@gmail.com
مقدمه
امروزه به دلیل کاربرد و استفاده ذرات نانو در بخشهای مختلف کشاورزی، تکنولوژی و صنعتی توجه خاصی به این ترکیبات شده است و تلاشهایی در حال انجام است تا پتانسیل این مواد را در ایجاد سمیت در محیط بررسی کنند (۱۷و ۲۳). ذرات نانو مهندسی شده بالاجبار در فاضلاب وارد شده و در نهایت وارد محیطهای آبی و خاکی می شوند. آبیاری محصولات زراعی با آبهای بازیافتی کشاورزی و شهری یا افزودن بیوسالیدها به آنها ممکن است منجر به حضور فلزات و نانو ذرات اکسیدی فلزی در منطقه ریشه شود، که بر روی محصولات کشاورزی تولید شده اثر سوء دارد. پتانسیل تجمع گونه های محلول و نانو این فلزات در محصولات زراعی باعث ایجاد نگرانی در سلامت حیوانات و انسان ها شده است و رفتار این آلاینده های ریز در خاک و گیاهان باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد (۵).
نانو ذرات اکسید مس یکی از نانو ذرات مهم با کاربرد وسیع در کاتالیزورها، مواد ابررسانا، مواد ترموالکتریک، مواد حساس، شیشه و سرامیک هستند. نتایج به دست آمده از تحقیقات مختلف نشانگر سمیت نانو ذرات مس برای باکتریها، نماتدها و سایر میکروارگانیسم های خاک و حتی گیاهان است (۳). در مقایسه با سایر نانو ذرات اکسیدی فلزی نظیر TiO2 وFe2O3 ، نانو ذرات اکسید مس اثرات منفی بر رشد گونه های گیاهی آبی و خاکی دارند، به خصوص محصولاتی که به عنوان غذا مورد استفاده قرار می گیرند (۷).پریئولت و همکاران (۲۰۱۰) اظهار داشتند که کاربرد نانو ذرات اکسید مس به مدت 48 ساعت بر روی گیاه عدس آبی، اثر بازدارندگی قوی بر فتوسنتز گیاه داشت که این امر منجر به کاهش رشد گیاه شد (۱۸). دیمکپا و همکاران (۲۰۱۲) نشان دادند که کاربرد نانو ذرات اکسید مس در محیط هیدروپونیک رشد بخش هوایی گیاه گندم را به طور چشمگیری کاهش داد. همچنین، اثرات تنش اکسیداتیو در گیاهان تیمار شده با نانو ذرات مشاهده گردید (۶). در مطالعه ای ادهیکاری و همکاران (۲۰۱۲) نشان دادند که نانو ذرات اکسید مس رشد ریشه گیاه سویا و نخود را کاهش داد (۳). تحقیقات قبلی در مورد اثرات نانو ذرات اکسید مس بر روی رشد گیاهان نشان دادند که اثرات آنها بر ریشه بیشتر از بخش های هوایی است که عمدتاً به واسطه سمیت فلزی Cu2+ حل شده میباشد (۱۹). دو و همکاران (۲۰۱۶) بیان کردند که نانو ذرات اکسید مس بر روی رشد گیاهان تأثیر گذاشته که این اثر ممکن است مستقیماً در اثر ممانعت از رشد ریشه یا غیر مستقیم، با اثر بر نقش ریشه در انتقال آب باشد (۷). مارجنوت و همکاران (2018) در محیط کشت هیدروپونیک نشان دادند که نانو ذرات اکسید مس میزان هدایت هیدرولیکی ریشه کاهو را کاهش دادند که از این طریق می توانند انتقال آب را در گیاه کاهش داده و در نتیجه باعث کاهش رشد شوند (۱۴).
اندازه بیشتر نانو ذرات در حد 10 تا 100 نانومتر است. بنابراین، برای ورود غیرفعال به داخل منافذ دیواره سلولی ریشه گیاه (قطر ۲ تا 5 میلیمتر) بسیار بزرگ هستند. هنوز مشخص نیست که آیا نانو ذراتی که در ارتباط با گیاه هستند، به طور کامل جذب می شوند. اگرچه حضور ذرات نانو در داخل بافتهای گیاهی مورد بررسی قرارگرفته است اما مشخص نیست که آیا انحلال نانو ذرات و جذب فلز محلول توسط گیاه به دنبال رسوب نانو ذرات رخ می دهد یا خیر؟ (۸، ۱۰ و ۱۱)
اثر نانو ذرات اکسید مس بر گیاهان عمدتاً در محیط هیدروپونیک و یا در پتری دیش در اتاقک رشد انجام شده است. تحقیق حاضر انجام شد تا اثر نانو ذرات اکسید مس بر رشد کاهو و میزان جذب آن توسط گیاه را در خاک و در شرایط گلخانه مورد بررسی قرار دهد.
مواد و روشها
نمونه برداری از خاک: این تحقیق در سال 2014 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه دیویس در کالیفرنیا انجام شد. نمونه خاک مورد مطالعه از منطقه لاکفورد (80 کیلومتری شهر دیویس در کالیفرنیا) جمع آوری شد. رده بندی خاک مورد نظر coarse-loamy, mixed, superactive, nonacid, thermic Oxyaquic Xerofluvents بود. خاکها پس از جمعآوری در سطلهای 36 کیلوگرمی به خوبی با یکدیگر مخلوط شده و سپس هوا خشک شدند. پس از عبور نمونه ها از الک 2 میلیمتری، یک نمونه بمنظور انجام آزمایشات خاک از آنها برداشته شد و به آزمایشگاه منتقل گردید.
کاشت گیاه: برای مطالعه اثر نانو ذرات اکسید مس بر رشد، از گیاه کاهو(Lactuca sativa) و گلدان های 5/2 کیلوگرمی استفاده شد. براساس نتایج تجزیه خاک ابتدا کود های مورد نظر محاسبه شده و به خاک افزوده شدند. قبل از کاشت گیاهان رطوبت گلدان ها به ظرفیت مزرعه (FC) رسانده شد و سپس بذرهای کاهو خیس شده بعد از 24 ساعت در گلدانها کاشت شدند. تعداد 15 بذر در هر گلدان کشت شده (۵ مارچ) و سپس گلدانها در گلخانه قرارگرفتند. در طول دوره رشد گلدانها تنک شده و رطوبت آنها در حد ظرفیت مزرعه نگه داشته شد. 14 روز بعد از کاشت، تیمارها به صورت محلول در آب و بترتیب زیر اعمال شدند: شاهد (آب مقطر)، کلرید مس ((CuCl2 (۵۴/۷۲ میلی گرم CuCl2 در هر گلدان) و نانو ذره اکسید مس (CuO-NP با قطر 50 نانومتر و مقدار ۶۸۵ میلی گرم CuO-NP در هر گلدان). آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی و در 6 تکرار انجام شد. یک هفته پس از اعمال تیمارها دو بار در هفته طول برگها بمنظور اندازهگیری شاخصهای پلاستوکرون ((PI) Plastochron Index) و پلاستوکرون برگ ((LPI) Leaf Plastochron Index) اندازه گیری شد. برگ شماره ۴ به عنوان مرجع انتخاب شده و در زمان های ۲۱ (۲۷ مارچ)، ۲۹ (۳ آپریل)و ۴۳ ( ۱۷ آپریل) روز پس از کاشت گیاه برداشت و جهت اندازه گیری غلظت مس با دستگاه ICP-MS نگه داشته شد. نمونههای گیاهی برگ شماره ۴ پس از برداشت و آماده سازی با افزودن اسید نیتریک غلیظ هضم شدند. به این ترتیب که پس از افزودن اسید نیتریک نمونهها به مدت یک شبانه روز باقی ماندند. سپس، به مدت دو ساعت در دمای 70-60 درجه سانتیگراد قرارگرفتند. در نهایت با افزودن آب اکسیژنه فرایند هضم تا بیرنگ شدن کامل نمونهها ادامه یافت. در نهایت کل گیاهان تیمارهای مختلف در تاریخ ۱ می برداشت شدند. از هر تیمار یک گلدان نگه داشته شد و در تاریخ ۱۶ می برگ های با LPI مشخص برای اندازه گیری غلظت مس با دستگاه لیزر ابلیشن همراه با (ICP-MS (LA-ICP-MS) (Laser Ablation Inductively Coupled plasma Mass Spectrometry))، فریز درای شدند.
محاسبه شاخص پلاستوکرون در گیاه: سن برگ و مراحل توسعه ای (نموی) آن شاخصهای مهمی برای تعیین بسیاری از فرایندهای مرفولوژیکی و فیزیولوژیکی در گیاهان هستند. شاخص پلاستوکرون یک شاخص مفید و غیرمخرب برای تعیین سن توسعهای برگها و گیاهان است. زمانی که گیاهان تحت شرایط یکنواختی کشت میشوند، توسعه مرفولوژیکی و فیزیولوژیکی در برگهایی که سن پلاستوکرونی یکسانی دارند، مشابه است. بنابراین استفاده از شاخص پلاستوکرون اسباب تنظیم توسعه گیاه و متابولیسم آن را براساس اثرات سن فراهم میکند. این شاخص با استفاده از فرمول میشلینی و اریکسون (1957) محاسبه میشود. در این فرمول طول برگ 50 میلیمتر (برگ شماره 4) به عنوان طول مرجع انتخاب گردید (۱۲).
(1)
در این فرمول Ln+1 طول برگی است که اندازه آن از 50 میلیمتر کوچکتر است، Ln طول برگی است که اندازه آن از 50 میلیمتر بیشتر است و n شماره برگ در کل گیاه است (۲۴). LPI نیز به صورت زیر تعیین می گردد:
(2)
حرف a بیانگر شماره برگ است.
بمنظور تعیین اثر نانو ذرات اکسید مس بر رشد گیاه کاهو، شاخص های PI و LPI تعیین شدند.
اندازه گیری غلظت مس در گیاه با دستگاه LA-ICP-MS: بمنظور تعیین غلظت مس در بخش های مختلف برگ گیاه، برگ های با شاخص پلاستوکرون 3-، 1-، 7 و 12 برداشت شده و فریز درای شدند. سپس با استفاده از
دستگاه لیزر ابلیشن غلظت مس در بخش های مختلف برگ (دمبرگ (P)، رگبرگ اصلی (V) و بین رگبرگ (BV)) اندازهگیری گردید. لیزر ابلیشن فرایند برداشت مواد از یک سطح جامد (یا گاهی مایع) با تابش پرتو لیزر بر سطح آن است.
تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه ۱۶ برای بررسی سطوح معنی داری و آزمون دانکن برای مقایسه میانگینها انجام شد. نمودارها نیز با نرم افزار اکسل رسم شدند.
نتایج
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک: نتایج تجزیه خاک مورد مطالعه نشان داد که pH خاک در محدوده اسیدی بود. مقدار ماده آلی خاک بیش از ۲ درصد و در حد مطلوب بود. باتوجه به درصد ذرات خاک بافت خاک شنی لومی تعیین شد. باتوجه به نتایج عناصر فسفر و پتاسیم مقادیر کمتری از حد مطلوب داشتند که بعد از محاسبه مقادیر لازم به خاک افزوه شدند (جدول ۱).
جدول۱- نتایج خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک
pH |
۸۲/۵ |
کربن آلی (درصد) |
۳۵/۱ |
درصد شن |
۷۵ |
درصد سیلت |
۱۶ |
درصد رس |
۹ |
فسفر قابل تبادل (میلیگرم در کیلوگرم خاک) |
۱۷ |
پتاسیم قابل تبادل (میلیگرم در کیلوگرم خاک) |
۱۲۰ |
کلسیم قابل تبادل (میلی گرم در کیلوگرم خاک) |
۷۰۰ |
منیزیم قابل تبادل (میلی گرم در کیلوگرم خاک) |
۱۸۰ |
آهن قابل تبادل (میلیگرم در کیلوگرم خاک) |
۱۱۵ |
منگنز قابل تبادل (میلیگرم در کیلوگرم خاک) |
۱۴ |
روی قابل تبادل (میلیگرم در کیلوگرم خاک) |
۲۲ |
مس قابل تبادل (میلیگرم در کیلوگرم خاک) |
۳/۶ |
CEC (میلی اکی والان در ۱۰۰ گرم خاک) |
۵/۷ |
شاخص پلاستوکرون گیاه و برگ شماره 4: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر تیمارهای مختلف مس بر شاخص پلاستوکرون کل گیاه در سطح احتمال پنج درصد معنیدار نشده است. نمودار 1 اثر نانو ذرات اکسید مس بر متوسط شاخص پلاستوکرون کل گیاه کاهو را با زمان نشان می دهد. همانطور که ملاحظه میشود با گذشت زمان این شاخص در گیاه در تمامی تیمارها افزایش مییابد و روند یکسانی در مورد هر سه تیمار مشاهده میشود. نکته مهم اینست که تیمار نانو ذرات اکسید مس میزان شاخص پلاستوکرون را نسبت به بقیه تیمار ها با زمان بیشتر کاهش داده است، اما این کاهش معنیدار نبوده است. رنج میانگین شاخص پلاستوکرون گیاه در طول زمان در تیمار شاهد از ۰۳/۲ تا ۸۲/۱۴ و در تیمار نانو ذرات اکسید مس از ۹۳/۱ تا ۴۰/۱۳ بود. این نتیجه نشان دهنده کمتر بودن شاخص پلاستوکرون در طول زمان در تیمار نانو ذرات اکسید مس نسبت به شاهد بود. اختلاف بین این مقادیر نیز بین دو تیمار ذکر شده با گذشت زمان افزایش یافت.
شکل 1- متوسط شاخص پلاستوکرون کل گیاه با زمان
برگ شماره 4 به عنوان مرجع در گیاه انتخاب شد و در نتیجه LPI در این برگ در سه زمان متفاوت (۲۷ مارچ، ۳ و ۱۷ آپریل) تعیین گردید. مقادیر میانگین این شاخص در سه زمان ذکر شده بترتیب در تیمار شاهد ۲/۳-، ۸/۰- و ۵/۲ و در تیمار نانو ذرات ۷/۲-، ۱/۱- و ۵/۲ بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر تیمارهای مختلف مس بر LPI در سطح احتمال پنج درصد معنیدار نشد. بیشترین تفاوت این شاخص در تیمار نانو ذرات اکسید مس با شاهد تقریباً یک هفته پس از اعمال تیمارها مشاهده گردید، که این تفاوت در حد ۵/۰ واحد بود با گذشت زمان تفاوت بین تیمار نانو ذرات و شاهد کمتر گردید و در نهایت به حدود ۰۲/۰ رسید. روند تغییرات این شاخص با زمان نیز در نمودار 2 نشان داده شده است. همانطور که ملاحظه می شود تیمار نانو ذرات اکسید مس LPI را نسبت به بقیه تیمارها کاهش داده است، اما این کاهش معنیدار نیست.
شکل 2- متوسط شاخص پلاستوکرون برگ شماره 4 با زمان
در شکل ۳ نیز رابطه بین LPI برگ شماره ۴ و وزن خشک برگ نشان داده شده است. مقادیر میانگین وزن خشک گیاه نیز در سه زمان ذکر شده بترتیب در تیمار شاهد ۸۷/۰، ۵۰/۱۳ و ۷۰/۳۰ گرم و در تیمار نانو ذرات ۷۵/۰، ۹۰/۱۴ و ۲۰/۳۰ گرم بود. همانطور که ملاحظه می شود با افزایش LPI برگ شماره ۴ تیمار نانو ذرات اکسید مس وزن خشک کمتری نسبت به بقیه تیمار ها دارد که با نتایج حاصل از کاهش PI کل گیاه در تیمار نانو ذرات اکسید مس همخوانی دارد.
شکل ۳- رابطه بین متوسط شاخص پلاستوکرون و وزن خشک برگ شماره ۴
غلظت مس در برگ شماره 4: نتایج تحلیل واریانس نشان داد که اثر تیمارهای مختلف مس بر جذب مس در گیاه در سطح احتمال پنج درصد در زمانهای مختلف پس از کاشت معنیدار شد. نمودار تغییرات غلظت مس در برگ شماره 4 در سه زمان مختلف بعد از کاشت در نمودار شماره ۴ نشان داده شده است. همانطور که ملاحظه می شود تیمار نانو ذرات اکسید مس در زمان های 22 و 29 روز پس از کاشت بیشترین غلظت مس را نسبت به تیمار 43 روز پس از کاشت دارد. اما با گذشت زمان غلظت مس در برگ کاهش یافته است. تفاوت مقادیر غلظت مس در گیاه نیز بین تیمار های شاهد و نانو ذرات در زمان های ۲۲ و ۲۹ روز پس از کاشت بترتیب ۱۱/۸ و ۶۹/۱۰ واحد و ۴۳ روز پس از کاشت ۲۱/۴ واحد بود.
شکل ۴- اثر نانو ذرات اکسید مس بر غلظت مس در برگ کاهو
غلظت مس در برگ گیاه با استفاده از دستگاه LA-ICP-MS: نتایج اندازهگیری غلظت مس در گیاه با استفاده از دستگاه لیزر ابلیشن در جدول 2 آورده شده است. بیشترین غلظت مس در گیاه (۴۹/۱۷ میکروگرم بر گرم) در تیمار شاهد و در برگ با LPI، ۳- و در بخش رگبرگ اصلی برگ و کمترین غلظت (۲۹/۱ میکروگرم بر گرم) در تیمار نانو ذرات و در برگ با LPI، ۷ و در بخش دمبرگ حاصل شد. همانطور که ملاحظه می شود غلظت مس در بخش های مختلف برگ و در تیمارهای مختلف تفاوت چندانی با یکدیگر نداشته و حتی در تیمار شاهد بیشتر از بقیه تیمار ها بوده است. این نتایج با نتایج حاصل از شاخص پلاستوکرون کل گیاه همخوانی دارد. در برگهای با LPI کم (برگهای جوان) غلظت مس در تمامی بخشهای برگ بیشتر از برگهای با LPI بالا (برگهای مسن) است که این امر نشان می دهد که غلظت مس عمدتاً در اندامهای جوان گیاه بیشتر می باشد. همچنین براساس نتایج، بیشترین غلظت مس در تمامی برگها در بخش رگبرگ نسبت به سایر بخشها مشاهده شده است.
جدول 2- متوسط غلظت مس در بخش های مختلف برگ (میکروگرم بر گرم)
متوسط LPI |
بخش برگ* |
غلظت مس در گیاه در تیمار شاهد |
غلظت مس در گیاه در تیمار CuCl2 |
غلظت مس در گیاه در تیمار CuO-NPs |
۳- |
V |
۴۹/۱۷ |
۸۸/۷ |
۸۹/۱۰ |
۳- |
BV |
۱۵/۱۳ |
۲۷/۱۴ |
۰۳/۱۱ |
۱- |
V |
۷۵/۸ |
۹۶/۸ |
۹۷/۹ |
۱- |
BV |
۲۹/۸ |
۴۰/۹ |
۱۸/۶ |
۱- |
P |
۶۷/۴ |
۵۱/۹ |
۸۶/۳ |
۷ |
V |
۲۸/۹ |
۵۷/۶ |
۸۷/۶ |
۷ |
BV |
۲۱/۵ |
۴۵/۶ |
۹۰/۵ |
۷ |
P |
۱۲/۳ |
۰۴/۳ |
۲۹/۱ |
۱۲ |
V |
۶۸/۴ |
۵۷/۲ |
۲۰/۴ |
۱۲ |
BV |
۵۳/۳ |
۵۸/۱ |
۷۳/۳ |
۱۲ |
P |
۶۵/۲ |
۴۳/۱ |
۲۵/۳ |
*(V: رگبرگ اصلی، BV: بین رگبرگ، P: دمبرگ) |
|
|
بحث
تغییرات نموی در رشد برگ و گیاه معمولاً بر اساس زمان خاصی از کاشت گیاه، به عنوان مثال تعداد روز پس از کاشت بیان می شود (تخصیص یک رویداد به زمان های خاص که معادل واژه کرونولوژی می باشد). اما سن کرونولوژیکی برگ یا گیاه عمدتاً به مرحله نموی آن ارتباطی ندارد به همین خاطر شاخص پلاستوکرون برگ یک راه بسیار مناسب برای تعیین سن نموی برگها و گیاهان است. این شاخص درکی از فرایند های نموی در گیاه می دهد که از زمان یا سن کرنولوژیکی به دست نمی آید. بنابراین با استفاده از این شاخص میتوان مرحله نموی (سن نموی) گیاه و متابولیسمهای موجود در آن را که در اثر سن اتفاق می-افتد با هم تطبیق داد. اندازهگیری تغییرات نموی و دنبال کردن آن در جمعیتی از گیاهان با زمان با تغییرات بسیار زیادی همراه است که شاخص پلاستوکرون این تغییرپذیری را به شدت کاهش می دهد (۱۲، ۱۵و ۲۴). در این مطالعه شاخص پلاستوکرون به عنوان معیاری برای رشد گیاه انتخاب گردید و مشاهده شد با کاربرد نانو ذرات اکسید مس و کاهش این شاخص رشد گیاه نیز کاهش یافته است. کمتر بودن شاخص پلاستوکرون در تیمار نانو ذرات و کاهش رشد گیاه نسبت به شاهد در این مطالعه با نتایج تحقیقات دیگری که اثر نانو ذرات اکسید مس را بر روی رشد گیاهان مختلف بررسی کردهاند، همخوانی دارد. براساس نتایج تحقیقات انجام شده نانو ذرات اکسید مس سبب افزایش گونههای رادیکال های آزاد و کاهش مقدار فتوسنتز (۱، ۶، ۱۶ و ۱۸)، کاهش رشد ریشه (۲، ۳، ۱۳ و ۲۲) و کاهش رشد بخش های هوایی گیاه (۲، ۶، ۲۰، ۲۱ و ۲۵) شدند. اما لازم به ذکر است که براساس نتایج تحلیل واریانس و نمودارها، اثر نانو ذرات بر شاخص PI معنیدار نشده است و همانطور که مشاهده می شود این کاهش شاخص PI هم در کل گیاه و هم در برگ شماره 4 تفاوت چندانی با تیمار CuCl2 ندارد. مارجنوت و همکاران (2018) در محیط کشت هیدروپونیک در مطالعهای که بر روی همین رقم کاهو و بمنظور تکمیل نتایج این مطالعه انجام دادند مشاهده کردند که نانو ذرات اکسید مس هدایت هیدرولیکی ریشه کاهو را کاهش داده و در نتیجه در شیره آوند چوبی نیز مشاهده نشدند (۱۴). براساس این نتیجه و نتایج سایر محققین نانو ذرات منافذ سطح ریشه را مسدود کرده و در نتیجه ورود آنها به آپوپلاست نیز کاهش مییابد (۴). کاهش هدایت هیدرولیکی ریشه توسط نانو ذرات اکسید مس و همینطور کوچک بودن قطر منافذ دیواره سلولی ریشه (کمتر از 20 نانومتر) (۹) و همچنین عدم وجود گونههای مس در شیره آوند چوبی این فرضیه را که اثر نانو ذرات اکسید مس بر انتقال آب می تواند در سطح ریشه باشد و نه از طریق ورود آپوپلاستی و سیم پلاستی، حمایت میکند. بنابراین به نظر می رسد که مقدار کاهش شاخصهای مطالعه شده نیز به دلیل کاهش انتقال آب در گیاه باشد.
کاهش غلظت مس در برگ کاهو با زمان نیز با نتایج آزمایشی که بمنظور بررسی انحلال نانو ذرات و آزاد سازی مس از آنها در آزمایشگاه انجام شد، مطابقت داشت. نتایج این بخش نشان داد که نانو ذرات عمدتاً در همان مراحل اولیه بیشترین مقدار مس را آزاد کرده و با گذشت زمان مقدار مس آزاد شده ثابت می باشد (دادهها آورده نشده اند). بنابراین، به نظر میرسد که علت بالا بودن غلظت نانو ذرات مس در برگ کاهو و در زمانهای اولیه پس از کاربرد تیمار نانو ذرات به این دلیل باشد. همچنین، مارجنوت و همکاران (۲۰۱۸) نشان دادند که اثر سوء نانو ذرات بر رشد ریشه گیاه کاهو و کاهش هدایت هیدرولیکی آن عمدتاً در مراحل اولیه رشد گیاه مشاهده می شود (۱۴).
نتیجه گیری
باتوجه به نتایج حاصل از این مطالعه نانو ذرات اکسید مس سبب کاهش شاخص پلاستوکرون گیاه نسبت به شاهد شدند، اما این کاهش معنی-دار نبود. بیشترین غلظت مس در برگ شماره ۴، ۲۹ روز بعد از کاشت مشاهد گردید و با گذشت زمان کاهش یافت. با اندازهگیری غلظت مس در بخشهای مختلف برگ مشاهده شد که تفاوت چندانی بین تیمارهای مختلف وجود نداشت و بیشترین مقدار مس نیز در بخش رگبرگ برگ مشاهده گردید. همانطور که مشاهده میشود نتایج تمامی بخش های این تحقیق با هم همخوانی داشته و به نوعی همدیگر را تایید می کنند. به طور کلی با توجه به این نتایج و نتایج مطالعه تکمیلی (مارجنوت و همکاران، ۲۰۱۸) در این زمینه به نظر میرسد که نانو ذرات اکسید مس توسط گیاه کاهو جذب نشدهاند. بنابراین، در مورد محصولی نظیر کاهو که بخشهای هوایی آن مصرف میشود، نگرانی در مورد جذب و تجمع نانو ذرات در گیاه و اثر سوء آنها بر سلامتی انسان وجود ندارد. انجام مطالعات بیشتر در این زمینه با سایر گیاهان و در شرایط طبیعی مزرعه ضروری به نظر میرسد.
سپاسگزاری
بدین وسیله از زحمات خانم پروفسور Wendy Silk استاد دانشگاه کالیفرنیا- دیویس که شرایط را برای انجام این تحقیق در گلخانه و آزمایشگاه ایشان فراهم آوردند، سپاسگزارم.