نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران

2 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران

3 مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران

چکیده

با افزایش قابل ملاحظه‌ای در تکنولوژی نانو، احتمال دارد که سیستم‌های زیستی در معرض غلظت‌های بالای نانوذرات (NPs) قرار گیرند. گیاه خرفه یک گیاه علفی یک ساله است که دارای برخی از خواص دارویی مانند ضد باکتری، ضد درد، ترمیم زخم، شل کننده عضلات اسکلتی، ضد التهاب و ضد رادیکال است. در این مطالعه، غلظت های مختلف نانوذره نقره (0، 5/2، 5، 10، 20، 40 و 80 میلی‌گرم بر لیتر) بر رشد و تولید زیتوده، رنگیزه‌های فتوسنتزی، محتوای پرولین، ترکیبات فلاونوئید و فنل کل، ظرفیت تبادل گازی و پارامترهای فلورسنس کلروفیل گیاه خرفه مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تیمار نانوذره نقره در غلظت‌های بالا (20، 40 و 80 میلی‌گرم بر لیتر) به طور معنی‌داری از تولید زیتوده و رشد ریشه و ساقه ممانعت کرد و باعث کاهش محتوای رنگیزه‌های کلروفیل a و b شد، در حالیکه تیمار نانوذره نقره محتوای پرولین، آنتوسیانین و ترکیبات فنلی را نسبت به تیمار شاهد افزایش داد. با افزایش غلظت نانوذره نقره، نسبت فتوسنتز، نسبت تعرق، هدایت روزنه‌ای، بیشینه عملکرد کوانتومی فتوسیستم II، ضریب خاموشی فتوشیمیایی و عملکرد کوانتومی موثر فتوشیمیایی فتوسیستم II کاهش یافت. بررسی فلورسنس کلروفیل a نشان داد که غلظت‌های بالای نانوذره نقره باعث ممانعت انتقال انرژی از کمپلکس دریافت‌کننده نور به مرکز واکنش، تخریب کمپلکس تجزیه‌کننده آب در فتوسیستم II و غیرفعال شدن مرکز واکنش فتوسیستم II شد. نتایج کلی نشان داد که نانوذره نقره باعث القای مکانیسم بازدارندگی بر فرآیند فتوسنتز و در نتیجه، کاهش زیتوده گیاه خرفه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of silver nanoparticles on the growth, gas exchange capacity and photosystem II performance in purslane (Portulaca oleracea L.) plants

نویسندگان [English]

  • Zargham Zare 1
  • leila Pishkar 1
  • alireza iranbakhsh 2
  • Daryush Talei 3

1 Department of Biology, Faculty of Science, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran.

2 Department of Biology, Science and Research Branch Islamic Azad University Tehran Iran

3 Medicinal Plants Research Center, Shahed University, Tehran, Iran

چکیده [English]

With the dramatic increase in nanotechnologies, it has become probable that biological systems will be exposed to an excess of nanoparticles (NPs). Purslane (Portulaca oleracea L.) is an annual grassy plant that has some pharmacological properties such as antibacterial, analgesic, wound healing, skeletal muscle-relaxant, anti-inflammatory and a radical scavenger. In this study, the effect of different concentrations of silver nanoparticles (0, 2.5, 5, 10, 20, 40 and 80 mg/L) on the growth and biomass production, photosynthetic pigments, proline, flavonoid and phenolic compounds, gas exchange capacity and chlorophyll fluorescence parameters were investigated in purslane plants. The results showed that AgNPs treatments significantly inhibited biomass production and the growth of root and shoot, and decreased the content of chlorophylls a and b at high concentrations (20, 40 and 80 mg/L), while, the AgNPs treatments increased the content of carotenoids, anthocyanins and phenolic compounds compared to control treatment. By increasing the concentration of AgNPs, photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance, the maximal quantum yield of PSII photochemistry, photochemical quenching coefficient and effective quantum yield of PSII photochemistry declined. The measurements of Chl a fluorescence showed that strong evidence of inhibitory effects on energy transfer from light-harvesting complexes to reaction centres, the deterioration of the PSII water splitting system and the inactivation of PSII reaction centres at high concentrations of AgNPs. In conclusion, our results demonstrated that AgNPs induced an inhibitory mechanism on photosynthetic processes and biomass of purslane plants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Purslane
  • silver nanoparticle
  • gas exchange
  • chlorophyll fluorescence
  • photosynthetic pigments