بررسی تاثیر نانوذرات اکسید سریوم (CeO2) بر تغییرات ساختاری و فراساختاری برگ گیاه همیشه بهار (Calendula officinalis L.)
محورهای موضوعی : تکوین گیاهی
صدیقه جهانی
1
(گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)
ملیحه جهانی
2
(گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)
سارا سعادتمند
3
(گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)
هما محمودزاده
4
(گروه زیست شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران)
رمضانعلی خاوری نژاد
5
(گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران)
کلید واژه: همیشه بهار, طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDX), میکروسکوپ الکترونی گذاره (TEM), پراکسیزوم, سلول مزوفیل برگ, نانوذرات اکسید سریوم,
چکیده مقاله :
مقدمه: نانوذرات اکسید سریوم (CeO2 NPs)، بعنوان یکی از پرکاربرد‌ترین نانوذرات در دنیا می‌باشند و برهمکنش آن‌ها با اکوسیستم غیر‌قابل اجتناب است. هدف: هدف از این پژوهش بررسی تغییرات ساختاری و فراساختاری در برگ گیاه همیشه بهار تحت نانوذرات CeO2 بود. مواد و روش‌ها: بذرها در گلدان‌ها تحت شرایط گلخانه‌ای کاشته شدند و بعد از دو هفته، گیاهچه‌ها با نانوذرات CeO2 (0 و 3200 میکروگرم بر میلی‌لیتر) بصورت اسپری برگی به مدت پنج هفته تیمار شدند. سپس تغییرات مورفولوژیکی برگ اندازه‌گیری شد. همچنین نمونه‌برداری از برگ گیاه شاهد و تیمار نانوذرات جهت بررسی تغییرات ساختاری و فراساختاری انجام گردید. مراحل آماده‌سازی بافت انجام شد و نمونه‌ها با میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی گذاره (TEM) بررسی شدند. نتایج: تغییرات مورفولوژیکی شامل کاهش طول، عرض و سطح برگ همیشه بهار تحت تیمار نانوذرات CeO2 مشاهده شد. همچنین تغییرات فراساختاری سلول‌های مزوفیلی برگ گیاه همیشه بهار تحت تیمار نانوذرات CeO2 شامل کاهش تعداد کلروپلاست‌ها و متورم شدن آن‌ها، افزایش تعداد پراکسی‌زوم‌ها، از هم‌پاشیدگی غشای سلولی و تجمع و رسوب نانوذرات در فضاهای بین سلولی، دیواره و غشای سلولی، واکوئل، پراکسیزوم و استرومای کلروپلاست مشاهده شد. علاوه بر این، نتایج سنجش عنصری سریوم به روش‌های اسپکترومتری نشری پلاسمای جفت شده القایی (ICP-OES) و طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)، هم‌راستا با نتایج TEM، نشان‌دهنده‌ی جذب و تجمع نانوذرات CeO2 در برگ گیاه همیشه بهار بود.نتیجه‌گیری: آسیب‌های فراساختاری در نتایج TEM بیانگر سمیت غلظت بالای نانوذرات CeO2 در سطح سلولی بود. بنابراین اثرات خطرات احتمالی نانوذرات CeO2 بر روی گیاهان دارویی دیگر و محیط زیست باید در نظر گرفته شود.
Introduction: Cerium oxide nanoparticles (CeO2 NPs) are one of the most widely used NPs in the world and their interaction with the ecosystem is unavoidable. Aim: The aim of this study was to investigate structural and ultrastructural changes in marigold leaves under CeO2 NPs. Materials and methods: Seeds were sown in pots under greenhouse conditions and after two weeks, seedlings were exposed to CeO2 NPs (0 and 3200 μg/mL) by leaf spray for five weeks. Then, leaf morphological changes were measured. Also, sampling from the control and NPs treatment leaf were performed to investigate structural and ultrastructural changes. Tissue preparation was performed and samples were examined by light and transmission electron microscopy (TEM). Results: Morphological changes including diminish in the length, width and area of marigold leaf under CeO2 NPs were observed. Also, ultrastructural changes of mesophilic cells of marigold leaf under CeO2 NPs including diminish of chloroplasts number and their swelling, incement of peroxisomes number, disintegration of cell membrane, and accumulation and deposition of NPs in the intercellular spaces, cell wall and membrane, vacuole, peroxisome and chloroplast stroma were observed. In addition, the results of cerium elemental assessment by methods of inductive coupled plasma emission spectrometry (ICP-OES) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), in line with TEM results, showed the uptake and accumulation of CeO2 NPs in marigold leaves. Conclusion: Ultrastructural damage in TEM results indicated the toxicity of high dosage of CeO2 NPs at the cellular level. Therefore, potential of hazardous impacts of CeO2 NPs on other medicinal plants and environment should be considered.
_||_