افزایش حساسیت شب پره مینوز گوجه فرنگی Tuta absoluta به گیاه گوجه فرنگی تقویت شده با نانوذرات نقره

الموضوعات : فصلنامه زیست شناسی جانوری

زهرا ریاض عبدالله الطرشه ¹ , شیما رحمانی ²

1 - گروه گیاهپزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه گیاهپزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاريخ الإرسال : 24 الخميس , ذو القعدة, 1446 تاريخ التأكيد : 09 الأحد , صفر, 1447 تاريخ الإصدار : 18 الثلاثاء , صفر, 1447

الکلمات المفتاحية: شب پره مینوز, نانوذرات نقره, گوجه فرنگی, حشره کش ,

ملخص المقالة :

شب پره مینوز گوجه فرنگی،Tuta absoluta  یکی از آفات مهم گیاهان خانواده Solanaceae به ویژه گوجه­فرنگی است که در صورت عدم کنترل می­تواند کل محصول را از بین ببرد. از آن­جایی که کاربرد مکرر حشره کش­های شیمیایی به دلیل رفتار مینوزی این حشره در دوران لاروی، بروز مقاومت و همچنین اثرات ناخواسته زیست­محیطی بعضا فاقد کارایی لازم هستند، توصیه می­شود روش­های جایگزین مناسب و زیست­سازگاری برای مبارزه با این آفت ارایه شود. یکی از راهکارهای مبارزه با این آفت، مقاوم­سازی گیاه میزبان با استفاده از ترکیبات نانوذرات نقره است. در این پژوهش، از غلظت­های 200، 400، 600 و 800 ppm ذرات نقره ( 50/39 نانومتر) استفاده شد تا ایجاد و افزایش مقاومت گیاه گوجه فرنگی به این شب پره آفت مورد آزمایش قرار گیرد. به این منظور، برخی از شاخص­های فیزیولوژیکی گیاه گوجه­فرنگی اندازه گیری شد. از سوی دیگر، تعدادی از ویژگی­های بیولوژیکی آفت نیز از جمله تعداد تخم گذاشته شده و میزان مرگ و میر تخم و لارو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با بالا رفتن غلظت نانوذرات، آنزیم­های آنتی­اکسیدان پراکسیداز و سوپراکسید­دیسموتاز روندی افزایشی نشان دادند. اگرچه تغییر معنی­داری در دو آنزیم پلی­فنل­اکسیداز و کاتالاز دیده نشد. همچنین، با افزایش غلظت نانوذرات نقره میزان فنل کل افزایش و میزان آنتوسیانین کاهش معنی­داری پیدا کرد (05/0 >P) اما در میزان کربوهیدرات کل تغییری ایجاد نشد. بعلاوه، در گروه تیمار شده با نانوذرات نقره، به طور معنی­داری تعداد تخم­های کمتری گذاشته شد، و درصد میانگین مرگ جنین و لاروها کمتر بود (05/0 >P). بعلاوه، این اثرگذاری از سوی دو غلظت بالاتر (600 و 800 ppm)  بیشتر برآورد شد. بدین ترتیب، استفاده از نانوذرات نقره می­تواند در مقاوم­سازی گیاه گوجه­فرنگی بهT. absoluta  نقش داشته باشد و امکان دارد در آینده بتوان از آن به عنوان روشی ایمن و جایگزینی برای حشره­کش­های رایج استفاده کرد.

 

المصادر:

1. Ahmadi K, Ebadzadeh H, Hatami F, Ebadshah H, Kazemian A. Agricultural statistics, ministry of jihad agriculture, deputy of planning and economy. Bureau of Statistics and Information Technology. 2020; 97 p. [In Persian]
2. Toosi M. The relationship between production and export advantage in the global tomato market and Iran. Agric Econ. 2024;18(2):116-93. [In Persian]
3. Lange WH, Bronson L. Insect pests of tomatoes. Annu Rev Entomol. 1981;26:345-371.
4. Desneux N, Luna MG, Guillemaud T, Urbaneja A. The invasive South American tomato pinworm, Tuta absoluta, continues to spread in Afro-Eurasia and beyond: the new threat to tomato world production. J Pest Sci. 2011;84:403-408.
5. Krechemer FS, Foerster LA. Influence of biotic and abiotic factors on the population fluctuation of Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae) in an organic tomato farming. Int J Trop Insect Sci. 2019; 40(1):199-208.
6. Gabarra R, Arnó J, Lara L, Verdú MJ, Ribes A, Beitia F, et al. Native parasitoids associated with Tuta absoluta in the tomato production areas of the Spanish Mediterranean Coast. BioControl. 2014;59: 45-54.
7. Campos MR, Biondi A, Adiga A, Guedes RNC, Desneux N. From theWestern Palaeartic region to beyond: Tuta absoluta 10 years after invading Europe. Pest Manag Sci. 2017;90:787-796
8. Baniameri V, Cheraghian A. The first report and control strategies of Tuta absoluta in Iran. EPPO Bulletin, 2012;42:322-324.
9. Cocco A, Deliperi S, Delrio G. Control of Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae) in greenhouse tomato crops using the mating disruption technique. J Appl Entomol. 2013;137:16-28.
10. Zappala L, Biondi A, Alma A, ALJboory IJ, Arno J, Bayram A, et al. Natural enemies of the South American moth, Tuta absoluta in Europe, North Africa and Middle East and their potential use in pest control strategies. J Pest Sci. 2013;86: 635-647.
11. Martínez-Cisterna D, Rubilar O, Tortella G, Chen L, Chacón-Fuentes M, Lizama M, et al. Silver nanoparticles as a potent nanopesticide: toxic effects and action mechanisms on pest insects of agricultural importance- A review. Molecules. 2024;29(23):5520.
12. Sadigh-Eteghad S, Shahi S, Mahmoudi J, Farjami A, Bazmani A, Naghili B, et al. Application of nanobased drug loading systems in the treatment of neurological infections: An updated Review. Curr Pharm Des. 2022;28:2330-2342.
13. Achari G, Kowshik M. Recent developments on nanotechnology in agriculture: plant mineral nutrition, health, and interactions with soil microflora. J Agric Food Chem. 2018;66:8647-8661.
14. Naganthran A, Verasoundarapandian G, Khalid FE, Masarudin MJ, Zulkharnain A, Nawawi NM, et al. Synthesis, characterization and biomedical application of silver nanoparticles. Materials. 2022; 15(2):427.
15. Ahmed SS, Abd El-Rahman SF, Abdel Kader MH. Field evaluation of some photosensitizers and nanocomposites against cotton leaf worm, Spodoptera littoralis (Bois.) (Lepidoptera: Noctuidae). Middle East J Appl Sci. 2018;8(4):1471-1479.
16. Paul A, Roychoudhury A. Go green to protect plants: repurposing the antimicrobial activity of biosynthesized silver nanoparticles to combat phytopathogens. Nanotechnol Environ Eng. 2021;6(1):10.
17. Bruna T, Maldonado-Bravo F, Jara P, Caro N. Silver nanoparticles and their antibacterial applications. International Int. J Mol Sci. 2021; 22(13):7202.
18. Arnott A, Galagedara L, Thomas R, Cheema M, Sobze JM. The potential of rock dust nanoparticles to improve seed germination and seedling vigor of native species: A review. Sci Total Environ. 2021; 775:145139.
19. Abouelkassem S, El-Borady OM, Mohamed M.B. Towards using of new and safety nanomaterials against tomato leafminer, Tuta absoluta (Mayrick) in tomato under field conditions. J Nanomed Nanotechnol. 2017;8:13-14.
20. Nalini M, Lena M, Sumathi P, Sundaravadivelan C. Effect of phytosynthesized silver nanoparticles on developmental stages of malaria vector, Anopheles stephensi and dengue vector, Aedes aegypti. Egypt J Basic Appl Sci. 2017;4(3):212-218.
21. Subramaniam J, Murugan K, Panneerselvam C, Kovendan K, Madhiyazhagan P, Kumar PM, et al. Eco-friendly control of malaria and arbovirus vectors using the mosquitofish Gambusia affinis and ultra-low dosages of Mimusops elengi-synthesized silver nanoparticles: towards an integrative approach? Environ Sci Pollut Res Int. 2015;22:20067-20083.
22. Zhao L, Bai T, Wei H, Gardea-Torresdey JL, Keller A, White JC. Nanobiotechnology-based strategies for enhanced crop stress resilience. Nat Food. 2022;3(10):829-836.
23. Flores‐López LZ, Espinoza‐Gómez H, Somanathan R. Silver nanoparticles: Electron transfer, reactive oxygen species, oxidative stress, beneficial and toxicological effects. Mini review. J Appl Toxicol. 2019; 39(1):16-26.
24. Tymoszuk A. Silver nanoparticles effects on in vitro germination, growth, and biochemical activity of tomato, radish, and kale seedlings. Materials. 2021;14(18): 5340.
25. Sadasivam S, Manickam A. Biochemical methods. New Age International Private Limited, 2022; 254 pp.
26. Shi A, Tomczyk A. Impact of feeding of eriophyid mite Epitrimerus gibbosus (Nalepa)(Acari: Eriophyoidea) on some biochemical components of blackberry (Rubus spp.). Bull Acad Polon Sci Ser Sci Biol. 2001;49(1):41-47.
27. Moazzami Farida, SH, Karamian R, Albrectsen BR. Silver nanoparticle pollutants activate oxidative stress responses and rosmarinic acid accumulation in sage. Physiol Plant. 2020;170(3):415-432.
28. Valderrama B, Ayala M, Vasques-Duhalt R. Suicide inactivation of peroxidase and the challenge of engineering more robust enzymes. Chem Biol. 2002;9:555-565.
29. Bowles PJ. Defense – related proteins in higher plants. Annu Rev Biochem. 1990;59:873-907.
30. Ashraf H, Batool T, Anjum T, Illyas A, Li G, Naseem S, et al. Antifungal potential of green synthesized magnetite nanoparticles black coffee–magnetite nanoparticles against wilt infection by ameliorating enzymatic activity and gene expression in Solanum lycopersicum L. Front Microbiol. 2022;13:754292.
31. Ansari M, Ahmed S, Abbasi A, Hamad N.A., Ali H.M., Khan M.T., et al. Green synthesized silver nanoparticles: a novel approach for the enhanced growth and yield of tomato against early blight disease. Microorganisms. 2023;11(4):886.
32. Azeez L, Adebisi SA, Adetoro RO, Oyedeji AO, Agbaje WB, Olabode OA. Foliar application of silver nanoparticles differentially intervenes remediation statuses and oxidative stress indicators in Abelmoschus esculentus planted on gold-mined soil. Int J Phytoremediation. 2022; 24(4):384-393.
33. Conesa A, Punt PJ, Van den Honder AMJJ. Fungal peoxidases: Molecular aspects and applications. J Biotechnol. 2002;93:143-158.
34. Danaee E, Naderi R, Kalatejari S.
salicylic acid and benzyladenine on enzymic activities and longevity of gerbera cut Moghadam ARL. Evaluation the effect flowers. Int Res J Appl Basic Sci. 2013;7(5):304-308.
35. Marrs KA, Alfenito MR, Lloyd, AM, Walbot V. A glutathione S-transferase involved in vacuolar transfer encoded by the maize gene Bronze-2. Nature. 1995; 375(6530):397-400.
36. Qian H, Peng X, Han X, Ren J, Sun L, Fu Z. Comparison of the toxicity of silver nanoparticles and silver ions on the growth of terrestrial plant model Arabidopsis thaliana. J Environ Sci. 2013;25(9):1947-1956.
37. Smirnoff N, Arnaud D. Hydrogen peroxide metabolism and functions in plants. New Phytol. 2019;221(3):1197-1214.

نص كامل:



زیست­شناسی جانوري، سال هجدهم، شماره اول، پاییز 1404، صفحات 28-15، ریاض عبدالله الشرطه و رحمانی

 

 

 

Increased Susceptibility of the Tomato Leaf Miner Tuta absoluta to Tomato Plants Strengthened with Silver Nanoparticles

 

Zahra Riaz Abdullah al-Tarsha, Shima Rahmani*

 

Department of Plant Protection, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran

*Corresponding author: [e-mail]

Received: 22 May 2025                                 Accepted: 3 August 2025

DOI: 10.60833/ascij.2025.1207649 

 

Abstract

The tomato leaf miner, Tuta absoluta, is a significant pest of plants in the Solanaceae family, particularly tomatoes, and can destroy the entire crop if not managed properly. Because the frequent use of chemical insecticides is sometimes ineffective due to the concealed life of the insect during the larval stage, the potential for resistance, and undesirable environmental effects, it is advised to explore suitable and biocompatible alternative methods to combat this pest. One strategy to address this issue involves enhancing the host plant's resistance using silver nanoparticles. In this study, concentrations of 200, 400, 600, and 800 ppm of silver particles (39. 50 nm) were employed to develop and bolster the resistance of tomato plants against this moth pest. For this purpose, several physiological indicators of tomato plants were assessed. Additionally, several biological characteristics of the pest were examined, including the number of eggs laid and the mortality rates of eggs and larvae. The results indicated that as the concentration of nanoparticles increased, the antioxidant enzymes peroxidase and superoxide dismutase exhibited an upward trend. However, no significant changes were observed in the enzymes polyphenol oxidase and catalase. Furthermore, with increasing concentrations of silver nanoparticles, the total phenol content increased while the anthocyanin content decreased significantly (p < 0.05); however, no changes were noted in the total carbohydrate content. Moreover, significantly fewer eggs were laid in the group treated with silver nanoparticles, and the mean percentage of embryonic and larval mortality was lower (p < 0.05). This effect was particularly pronounced at the higher concentrations of 600 and 800 ppm. Hence, the application of silver nanoparticles can contribute to making tomato plants resistant to T. absoluta, and it could likely be used in the future as a safe alternative to conventional insecticides.

 

Keywords: Leaf-miner, Silver nanoparticles, Tomatoes, Insecticide.

 

 

 

 

 

 

 

مقاله پژوهشی

افزایش حساسیت شب­پره مینوز گوجه­فرنگی (Tuta absoluta) به گیاه گوجه­فرنگی تقویت­شده با نانوذرات نقره

زهرا ریاض عبدالله الطرشه، شیما رحمانی*

گروه گیاهپزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

*مسئول مکاتبات: [e-mail]

تاریخ دریافت: 01/03/1404                          تاریخ پذیرش: 12/05/1404

DOI: 10.60833/ascij.2025.1207649

چکیده

شب­پره مینوز گوجه­فرنگی،Tuta absoluta  یکی از آفات مهم گیاهان خانواده Solanaceae به ویژه گوجه­فرنگی است که در صورت عدم کنترل می­تواند کل محصول را از بین ببرد. از آن­جایی که کاربرد مکرر حشره‌کش­های شیمیایی به دلیل رفتار مینوزی این حشره در دوران لاروی، بروز مقاومت و همچنین اثرات ناخواسته زیست­محیطی بعضا فاقد کارایی لازم هستند، توصیه می­شود روش­های جایگزین مناسب و زیست­سازگاری برای مبارزه با این آفت ارایه شود. یکی از راهکارهای مبارزه با این آفت، مقاوم­سازی گیاه میزبان با استفاده از ترکیبات نانوذرات نقره است. در این پژوهش، از غلظت‌های 200، 400، 600 و 800 ppm ذرات نقره (50/39 نانومتر) استفاده شد تا ایجاد و افزایش مقاومت گیاه گوجه­فرنگی به این شب‌پره آفت مورد آزمایش قرار گیرد. به این منظور، برخی از شاخص­های فیزیولوژیکی گیاه گوجه­فرنگی اندازه گیری شد. از سوی دیگر، تعدادی از ویژگی­های بیولوژیکی آفت نیز از جمله تعداد تخم گذاشته شده و میزان مرگ و میر تخم و لارو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با بالا رفتن غلظت نانوذرات، آنزیم­های آنتی­اکسیدان پراکسیداز و سوپراکسید­دیسموتاز روندی افزایشی نشان دادند. اگرچه تغییر معنی­داری در دو آنزیم پلی­فنل­اکسیداز و کاتالاز دیده نشد. همچنین، با افزایش غلظت نانوذرات نقره میزان فنل کل افزایش و میزان آنتوسیانین کاهش معنی­داری پیدا کرد (05/0 >p ) اما در میزان کربوهیدرات کل تغییری ایجاد نشد. بعلاوه، در گروه تیمار شده با نانوذرات نقره، به طور معنی­داری تعداد تخم­های کمتری گذاشته شد، و درصد میانگین مرگ جنین و لاروها کمتر بود (05/0 >p ). بعلاوه، این اثرگذاری از سوی دو غلظت بالاتر (600 و 800 ppm) بیشتر برآورد شد. بدین ترتیب، استفاده از نانوذرات نقره می­تواند در مقاوم­سازی گیاه گوجه­فرنگی بهT. absoluta  نقش داشته باشد و امکان دارد در آینده بتوان از آن به عنوان روشی ایمن و جایگزینی برای حشره­کش­های رایج استفاده کرد.

کلمات کلیدی:  شب‌پره مینوز، نانوذرات نقره، گوجه­فرنگی، حشره‌کش. 

مقدمه

 

گوجه­فرنگی با نام علمی Solanum lycopersicum L. یکی از محصولات مهم در رژیم غذایی خانوارها است که علاوه بر مصرف تازه­خوری در تولید محصولات فرآوری شده نظیر رب و سس گوجه­فرنگی نیز مورداستفاده قرار می­گیرد. بعد از ذرت علوفه­ای و گندم آبی، رتبه سوم میزان تولید در کشور به گوجه­فرنگی با تولید 9/6 میلیون تن و سهم 2/9 درصد از کل میزان تولید محصولات زراعی اختصاص دارد (1). آمار نرخ بازدهی گوجه­فرنگی در ایران روندی رو به رشد را نشان می­دهد. در سال 1961 نرخ بازدهی گوجه­فرنگی به ازای هر هکتار زمین زیر کشت در کشور 33/7 تن ارزیابی شد. درحالی­که بیشترین نرخ بازدهی تولید گوجه­فرنگی در مربوط به آخرین سال ثبت این آمار در سال 2023 با 78/45 تن گوجه­فرنگی در هر هکتار زمین زیرکشت بوده است. بررسی کالایی صادرات بخش کشاورزی ایران در طی دوره 1394 تا 1401 نشان می­دهد محصول گوجه­فرنگی با میانگین 758 هزار تن به ارزش 403 میلیون دلار، به طور میانگین حدود 20 درصد از میزان صادرات کالاهای عمده صادراتی بخش کشاورزی را شامل می­شود (2). گیاه گوجه­فرنگی ممکن است میزبان آفات متعددی باشد (3). شب‌پره مینوز گوجه­فرنگی Tuta absoluta (Meyrick) از جمله آفات مهم گیاه گوجه­فرنگی است که به عنوان یکی از عوامل محدود کننده کشت و پرورش این گیاه گلخانه­ای و زراعی در تعداد زیادی از کشورهای دنیا معرفی شده است (4، 5). این حشره بومی آمریکای جنوبی است و برای اولین بار در سال 1917 از کشور پرو گزارش شد. این آفت قدرت تهاجمی بالایی دارد و تمامی گیاهان خانواده Solanaceae از جمله سیب­زمینی، بادمجان و به نسبت کمتر فلفل را مورد هجوم قرار داده اما گوجه­فرنگی را ترجیح می­دهد (6) و از سال 2006 به بعد از چندین کشور دنیا در اروپا، خاورمیانه، بعضی از قسمت­های دیگر آسیا و آفریقا گزارش شده است (4، 7). این آفت در ایران برای اولین بار در تیر ماه سال 1389 از یکی از مزارع گوجه­فرنگی اطراف شهرستان ارومیه استان آذربایجان غربی گزارش شد و طی 13 ماه پس از آن توانست مزارع گوجه­فرنگی در 24 استان کشور را آلوده کند (8). مینوز گوجه­فرنگی جزو گونه­های چند­نسلی است که توانایی تولیدمثل بالا داشته و در سال چندین نسل ایجاد می­کند. تعداد تخم­ها به طور متوسط 260 تا 300 عدد است که در محدوده دمایی 26 تا 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 65 تا 70 درصد پس از 5 تا 7 روز تفریخ می­شوند. طی دوره لاروی که در حدود 20 روز طول می­کشد با ایجاد کانال و تونل در برگ­ها، گل­ها، ساقه­ها و میوه­های گوجه­فرنگی خسارت کمی و کیفی بالایی وارد می­کند. دالان­های ایجاد شده در میوه ممکن است مورد حمله میکروارگانیسم­های ثانویه قرار گرفته و منجر به پوسیدگی و فساد آن شوند. خسارتی که توسط این آفت در مزرعه و گلخانه ایجاد می­شود در صورت تراکم بالا می­تواند 50 تا 100 درصد محصول را از بین می­برد (4). استراتژی­های کنترل این آفت به طور عمده شامل استفاده از حشره­کش­ها، تشخیص زودهنگام آفت و استفاده از تله­ها، به خصوص تله­های حاوی فرمون جنسی می­باشد (9). از مهم­ترین آفت کش­های پرکاربرد در گلخانه که علیه این آفت به کار می­روند می­توان به امامکتین بنزوآت، اسپینوزاد، ایندوکساکارب و فلوبندیامید اشاره کرد. کنترل شیمیایی این آفت به دلیل تغذیه لاروها بین دو لایه رویی و زیرین اپیدرم برگ گوجه­فرنگی و سایر میزبان­ها و عدم تماس مستقیم با آفت­کش­های شیمیایی و از طرفی پتانسیل بالای آن جهت مقاومت به حشره­کش­ها بسیار مشکل بوده و با توجه به این که در طول فصل چندین بار سم پاشی برای کنترل آن لازم است نتیجه رضایت بخشی را در پی نداشته است (10). نانوتکنولوژی در سال‌های اخیر راهکار امیدوارکننده­ای در امر حفظ و نگهداری گیاهان پیش رو قرار داده است. روش­هایی که در این علم جهت حفظ سلامت گیاهان مورد توجه قرار می­گیرند به ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی منحصربه‌فرد ذرات در مقیاس نانو نسبت داده می‌شود. در این زمینه، نانوذرات نقره در کاربردهای مختلف اعم از پزشکی، صنعتی و زراعی مؤثر بوده و در چند سال اخیر در کنترل حشرات آفت مورد توجه زیادی قرار گرفته است (11). نانوذرات نقره سیستم های کلوئیدی با اندازه ذرات بین یک تا 100 نانومتر هستند (12). تا­کنون سمیت این ترکیبات روی حشرات راسته Lepidoptera، Diptera، Coleoptera و Hemiptera مورد مطالعه قرار گرفته و اثراتی از قبیل استرس اکسیدی، مرگ سلولی و کشندگی حاد در رابطه با استفاده از آنها گزارش شده است. اثرات نانوذرات نقره علیه حشرات عمدتا به ویژگی­هایی مانند اندازه، ساختار سطحی، تبلور، بار­الکتریکی، فعالیت کاتالیزوری و غلظت مورد استفاده نسبت داده می­شود (11). این عوامل توانایی نانوذرات برای عبور از موانع بیولوژیکی را افزایش می­دهند و در نتیجه موجب اثرات فیزیولوژیکی نامطلوبی می­شوند (13). در این مطالعه علاوه بر بررسی اثر غلظت‌های متنوع نانوذرات نقره بر زنده­مانی تخم و لارو شب‌پره مینوز گوجه­فرنگی، تعداد تخم گذاشته شده روی گیاهان تیمار شده با این ترکیبات هم مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه، برخی از خصوصیات بیوشیمیایی گیاه گوجه­فرنگی تحت تأثیر نیز اندازه­گیری و با گیاه تیمار شده با حشره­کش فلوبندیامید مقایسه شد.  

مواد و روش­ها

پرورش گیاه گوجه­فرنگی: برای پرورش گیاه گوجه­فرنگی، Solanum lycopersicum L. ابتدا بذرهای گیاه در سینی­های مخصوص نشا حاوی کوکوپیت و پرلیت کاشته و دو هفته بعد در مرحله دو تا سه برگی به گلدان­هایی با قطر 15 سانتی­متر دارای بستری متشکل از ترکیب ماسه و خاک با نسبت مساوی منتقل شدند. با اضافه کردن شن درشت به کف گلدان، تخلخل لازم جهت ایجاد زهکش در گلدان­ها ایجاد شد. برای جلوگیری از آلوده شدن بوته­ها به آفات دیگر درون یک قفس توری قرار داده شدند. آبیاری گلدان­ها هر دو روز یک بار انجام می­شد. در نهایت، پس از رشد کافی گیاه در اختیار حشرات کامل مینوز گوجه­فرنگی قرار می­گرفتند تا تخمریزی انجام گیرد.

پرورش شب­پره مینوز گوجه­فرنگی، T. absoluta: جهت پرورش شب­پره مینوز گوجه­فرنگی ابتدا جمعیت­هایی به صورت لارو، شفیره و حشره کامل از گلخانه­های کرج جمع­آوری و به قفس­های پرورش بزرگی به طول ۱۰۰ سانتی­متر و ارتفاع ۵۰ سانتی­متر در دمای 1±25 درجه­ سلسیوس و رطوبت نسبی 5±65 درصد و دوره­ روشنایی 16 ساعت منتقل شد. به منظور افزایش پتانسیل زادآوری افراد بالغ، در داخل قفس های پرورش میکروویال­های حاوی آب عسل ۲۰ درصد پوشیده شده با پنبه قرار داده شد. همچنین گلدان­های تازه گوجه­فرنگی برای تخم­گذاری این حشرات در قفس قرار داده شد.

اثر نانوذرات نقره روی ویژگی­های زیستی شب­پره مینوز گوجه­فرنگی: برای بررسی تأثیر غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره بر شب‌پره مینوز گوجه­فرنگی، در هر قفس به طول ۱۰۰ سانتی­متر و ارتفاع ۵۰ سانتی­متر سه گلدان هر یک حاوی یک گیاه گوجه­فرنگی تیمار شده با غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره قرار داده شد. برای اطمینان از ابعاد نانوذرات نقره، از سطح نمونه­ها با کمک میکروسکوپ اسکن الکترونی (SEM) تصویربرداری انجام گرفت. آزمایش­ها با شش تیمار و سه تکرار در دمای 1±25 درجه­ی سلسیوس و رطوبت نسبی 5±65 درصد و دوره­ روشنایی 16 ساعت در قالب طرح کاملا تصادفی انجام گرفت. تیمارها حاوی دوزهای مختلف نانوذرات نقره شامل 200، 400، 600 و 800 ppm بود. از آب مقطر به عنوان شاهد مثبت و از حشره‌کش فلوبندیامید به عنوان شاهد منفی آزمایش استفاده شد. برای هر تیمار تعداد 30 حشره کامل با نسبت جنسی دو ماده به ازای یک نر در نظر گرفته شد. پس از 24 ساعت حشرات کامل از تمامی تیمارها حذف شدند و تعداد تخم­ها شمارش شد. بعلاوه، اجازه داده شد تا تخم­ها رشد و نمو پیدا کنند تا زنده­مانی تخم و لارو شب­پره مینوز نیز برآورد شود.

سنجش میزان کربوهیدرات: برای اندازه­گیری میزان کربوهیدرات­ برگ ابتدا 1/0 میلی­لیتر از عصاره اتانولی ۸۳ درصد نگهداری شده در یخچال برداشته شده و در لوله آزمایش ریخته شد. سپس سه میلی­لیتر محلول آنترون تازه تهیه شده (۱۵۰ میلی­گرم آنترون + ۱۰۰ میلی­لیتر اسید سولفوریک ۷۲ درصد) به آن اضافه گردید. لوله­های آزمایش به مدت ۱۰ دقیقه در حمام آب جوش قرار داده شد تا ماده رنگی حاصل شود. بعد از خنک شدن لوله­های نمونه میزان جذب آن­ها در طول موج ٦٢٥ نانومتر توسط دستگاه اسپکتوفوتومتر اندازه­گیری شد. این آزمون برای تیمارهای مختلف در سه تکرار بررسی شد.

سنجش فعالیت پراکسیداز (POD): برای سنجش فعالیت پراکسیداز ابتدا ۴۹۰ میکرولیتر محلول آب اکسیژنه (۲۲۵ میلی­مولار) با ۴۹۰ میکرولیتر محلول گوایکول (۴۵ میلی­مولار) با هم مخلوط و به آنها ۲۰ میکرولیتر عصاره نمونه گیاهی اضافه شد. تغییرات جذب در طول موج ۴۷۰ نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر (بایوتک-آلمان) خوانده شد. محلول بلانک به جای عصاره، حاوی بافر فسفات ۵۰ میلی­مولار بود.

سنجش فعالیت آنزیم پلی­فنل­اکسیداز (PPO): سنجش میزان آنزیم پلی­فنل­اکسیداز در محیط واکنش حاوی ۵۰ میکرولیتر از پیروگالول ۳۰۰۰، ۰۲/۰ میکرولیتر از بافر فسفات با اسیدیته هفت و ۵۰ میکرولیتر عصاره آنزیمی انجام گرفت. میزان فعالیت آنزیم بر حسب مقادیر اکسید شدن پیروگالول در طول موج ۴۲۰ نانومتر محاسبه گردید. در نهایت فعالیت آنزیم بر حسب تغییرات جذب نمونه­ها در ۴۲۰ نانومتر گزارش شد.

سنجش فعالیت سوپراکسید دیسموتاز (SOD): برای اندازه­گیری میزان فعالیت کمی آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) بر اساس توانایی آنزیم SOD در متوقف کردن احیا فتوشیمیایی نیتروبلوتترازولیوم (NBT) توسط رادیکال­های سوپر اکسید در حضور ریبوفلاوین در نور صورت گرفت. سپس محلول حاصل از واکنش NBT و بافت مورد مطالعه را در دستگاه اسپکتروفتومتر (بایوتک-آلمان) قرار داده و میزان جذب نوری آن در طول موج ۵۶۰nm  تعیین شد.

سنجش آنزیم کاتالاز (CAT): برای اندازه گیری میزان آنزیم کاتالاز ۵۰ میکرولیتر از عصاره استخراج را با یک میلی­لیتر محلول اندازه­گیری کاتالاز که شامل ۵۰ میلی­مول بافر فسفات­پتاسیم و ۱۵ میلی­مول پراکسید هیدروژن (H2O2) است مخلوط شد، سپس جذب آن را در طول موج ۲۴۰nm  بعد از یک دقیقه با دستگاه اسپکتوفتومتر (بایوتک-آلمان) خوانده شد.

اندازه گیری فنل کل: به منظور اندازه­گیری محتوای فنل کل از معرف فولین- سیوکالتو انجام شد. بدین منظور، ۲۰ میکرولیتر عصاره به ۱۱۰ میکرولیتر معرف فولین- سیوکالتو تازه اضافه شد. سپس ۷۰ میکرولیتر محلول سدیم­کربنات به آنها اضافه شد. پس از نگهداری محلول به مدت ۳۰ دقیقه در دمای اتاق، جذب نمونه در طول موج ۷۶۵ نانومتر ثبت شد.

اندازه گیری آنتوسیانین: برای استخراج آنتوسیانین­ها ابتدا 05/0 گرم برگ گیاه با ترازو توزین و سپس با 5/2 میلی­لیتر اتانول یک درصد اسیدی با نسبت حجمی ۱/۹۹ به ترتیب از اتانول اسید­کلریدریک کاملاً هموژنایز شد. عصاره حاصل به لوله آزمایش منتقل و به مدت ۲۴ ساعت در تاریکی در دمای آزمایشگاه قرار داده شد. سپس عصاره به مدت ۱۰ دقیقه در g ۴۰۰۰ سانتریفوژ گردید و سه میلی­لیتر از محلول رویی برای خواندن شدت جذب آن در طول موج ۵۵۰ نانومتر توسط اسپکتروفتومتر (بایوتک-آلمان) استفاده شد. نتایج حاصل از اندازه­گیری بر حسب میکرومول بر گرم وزن تر ارایه گردید.

آنالیز آماری: طرح استفاده شده در این مطالعه کاملا تصادفی و با سه تکرار برای هر تیمار انجام شد. آنالیز داده­های آزمایشگاهی با نرم­افزار SAS نسخه 1/9 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مقایسه میانگین با استفاده از رویه توکی در سطح‌معنی‌دار ۰5/۰ انجام شد.

نتایج 

ارزیابی قطر نانوذرات نقره: به منظور بررسی ساختار نانوذرات نقره، تصاویر به روش روبشی SEM ثبت شد. قطر نانوذرات با اندازه 50/39 نانومتر ثبت شد و توزیع ذرات با تراکم متوسط نشان داده شد (شکل 1).

اثر نانوذرات نقره برمیزان تخمگذاری و زنده­مانی شب­پره مینوز گوجه­فرنگی: نانوذرات نقره در تمامی غلظت‌های مورد استفاده منجر به کاهش تخم­ریزی شد. این کاهش در تخمریزی در سه تیمار 200 و 400 ppm نانوذره و تیمار سم پاشی شده با فلوبندیامید بدون اختلاف معنی­دار برآورد شد؛ اما میزان تخمریزی در تیمارهای تحت غلظت‌های 600 و 800ppm   با اختلاف معنی­داری کمتر از سایرین برآورد شد. اگرچه، اختلاف بین دو تیمار 600 و 800ppm   از نظر آماری معنی­دار نبود (شکل 2). درصد مرگ و میر تخم­ها و لاروهای شب­پره مینوز گوجه­فرنگی در تمامی غلظت‌های مورد مطالعه اختلاف معنی­داری با گروه شاهد مثبت داشت. بیشترین میزان مرگ و میر جنینی در غلظت‌های 600 و 800 ppm (به ترتیب 60/58 و 68/59 درصد) و بیشترین مرگ و میر لاروها در همین دو تیمار (به ترتیب 48/67 و 26/63 درصد) اتفاق افتاد. از سوی دیگر، مرگ و میر جنینی در تیمار تحت تاثیر فلوبندیامید (58/59 درصد) تفاوت معنی­داری با دو غلظت 600 و 800 ppm نداشت. اگرچه درصد مرگ و میر لاروی تحت تأثیر این حشره­کش (64/43 درصد) به طور معنی­داری کمتر از دو غلظت نانوذرات نقره بود، اما با مقادیر به دست آمده از تیمارهای 200 و 400ppm  نانوذرات نقره (به ترتیب 82/44 و 00/41 درصد) در یک گروه قرار می­گرفت (جدول 1).

تأثیر نانوذرات نقره بر صفات آنتی­اکسیدانی: هیچ یک از غلظت‌های نانوذرات نقره و همین طور حشره‌کش فلوبندیامید تأثیری بر آنزیم­های پلی­فنل­اکسیداز و کاتالاز نداشتند (جدول 2). از سوی دیگر، تمامی تیمارها از جمله تیمار فلوبندیامید موجب افزایش عملکرد آنزیم­های پراکسیداز و سوپراکید دیسموتاز شدند. میزان آنزیم پلی­فنل­اکسیداز تحت تأثیر غلظت‌های 600 و 800 ppm بدون اختلاف معنی­داری با یکدیگر، بیشترین میزان افزایش را نشان داد. از سوی دیگر، الگوی تغییرات این آنزیم تحت تأثیر فلوبندیامید و دو تیمار 200 و 400 ppm با یکدیگر اختلاف معنی داری نداشتند. آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در بالاترین غلظت نانوذرات نقره (800 ppm) بیشترین افزایش را داشت. پس از آن، غلظت 600 ppm با اختلاف معنی­دار، موجب افزایش میزان این آنزیم شد و تأثیر فزاینده فلوبندیامید در رتبه سوم قرار داشت. سپس، غلظت‌های 200 و 400 ppm قرار داشتند که بدون آن که تفاوت معنی داری با یکدیگر نشان دهند آنزیم سوپراکسید دیسموتاز را افزایش دادند (جدول 2).

تأثیر نانوذرات نقره بر میزان فنل کل: میزان فنل کل در تیمارهای نانوذرات نقره تفاوت معنی داری با گروه شاهد داشت؛ به­طوری­که تیمارهای تحت تأثیر نانوذرات نقره میزان فنل بیشتری تولید کردند. بر اساس نتایج، غلظت 800  ppmبیشترین اثر را روی افزایش فنل کل نشان داد به­طوری­که این میزان 38/0 ميلي­گرم در صد گرم وزن تر گياه برآورد شد (جدول 3). از سوی دیگر، تفاوت معنی داری از این نظر بین گیاه گوجه­فرنگی تحت تأثیر غلظت 600 ppm نانوذرات نقره و حشره­کش فلوبندیامید دیده نشد. مقدار فنل کل در تیمارهای 200 و 400 ppm کمتر از سایر تیمارها برآورد شد. این دو تیمار نیز در یک گروه آماری قرار گرفتند و تفاوت معنی داری با یکدیگر نداشتند.  

تاثیر نانوذرات نقره بر کربوهیدرات کل: ارزیابی اثر نانوذرات نقره در غلظت‌های مختلف بر کربوهیدرات کل گیاه گوجه­فرنگی، هیچ گونه تفاوت معنی داری با دو شاهد مثبت (آب) و منفی (فلوبندیامید) نشان نداد (جدول 4).

تأثیر نانوذرات نقره بر آنتوسیانین کل: با افزایش غلظت نانوذرات نقره از میزان آنتوسیانین کل به طور معنی­داری به ویژه در سطح 600 و 800 ppm  کاسته شد. کاهش میزان آنتوسیانین در دو تیمار 800 و 600 ppm نسبت به یکدیگر از نظر آماری معنی­دار نبود (شکل 3).

 

 

 

شکل 1- ارزیابی نانوذرات نقره با استفاده از  SEM در بزرگنمایی 200 نانومتر

Fig. 1. Evaluation of silver nanoparticles using SEM at 200 nm magnification

 

جدول 1- میانگین درصد مرگ و میر تخم و لاروهای T. absoluta  تیمار شده با غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره.

Table 1. Mortality rate of T. absoluta eggs and larvae treated with different concentrations of silver nanoparticles.

Egg mortality (%) ± SE	Lavae mortality (%) ± SE	Silver nanoparticles (ppm)
42.40b ± 5.93	44.82b ± 4.96	200
42.60b ± 6.20	41.00b ± 3.88	400
58.60a ± 5.86	67.48a ± 5.54	600
59.68a ± 6.30	63.26a ± 1.85	800
59.58a ± 6.41	43.64b ± 1.40	flubendiamide (negative control)
13.80c ± 3.66	21.50c ± 1.17	distilled water (positive control)
>0001	>0001	P-value

Different letters in the columns indicate a significant difference at the 5% level.

 

جدول 2- تغییر صفات آنتی­اکسیدانی گوجه­فرنگی تیمار شده با غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره تحت تنش ناشی از خسارت T. absoluta

Table 2. Antioxidant changes in the tomato plants treated with different concentrations of silver nanoparticles under stress caused by T. absoluta.

POD(U g-1 FW)	PPO(U g-1 FW)	SOD(U g-1 FW)	CAT (U g-1 FW)	Silver nanoparticles (ppm)
119.29 b ± 9.78	87.83 ± 2.52	947.87 c ± 5.63	152.44 ± 8.40	200
114.45 b ± 12.17	88.34 ± 4.97	944.41 c ± 3.98	154.32 ± 8.42	400
154.08 a ± 1.67	86.06 ± 2.83	1005.32 ab ± 16.46	158.30 ± 5.22	600
153.70 a ± 1.64	84.88 ± 4.19	1019.78 a ± 10.40	159.44 ± 8.59	800
115.55 b ± 11.48	88.40 ± 4.44	990.46 b ± 7.13	157.59 ± 8.23	flubendiamide (negative control)
59.46 c ± 10.58	87.56 ± 4.90	922.64d ± 5.54	150.29 ± 7.20	distilled water (positive control)
>0001	0.78	>0001	0.51	P-value

POD: peroxidase; PPO: polyphenol oxidase; SOD: superoxide dismutase; CAT: catalase. Different letters in columns indicate significant differences at the 5% level.

 

جدول 3- تغییرات میزان فنل کل (ميلي­گرم/صد گرم وزن تر گياه) گوجه­فرنگی تیمارشده با غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره تحت تنش ناشی از T. absoluta

Table 3. Changes in total phenol content (mg/100g wet plant weight) of the tomato treated with different concentrations of silver nanoparticles under stress caused by T. absoluta.

Total phenol (mg/100g of wet weight)	Silver nanoparticles (ppm)
0.25bc ± 0.03	200
0.26bc ± 0.04	400
0.36ab ± 0.05	600
0.38a ± 0.08	800
0.29ab ± 0.06	flubendiamide (negative control)
0.17c ± 0.01	distilled water (positive control)
>0001	P-value

Different letters in columns indicate significant differences at the 5% level.

 

 

جدول 4- تغییرات میزان کربوهیدرات کل (ميلي­گرم/صد گرم وزن تر گياه) گوجه­فرنگی تیمارشده با غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره تحت تنش ناشی از T. absoluta

Table 4. Changes in total carbohydrate content (mg/100 g wet plant weight) of the tomato treated with different concentrations of silver nanoparticles under stress caused by T. absoluta.

Carbohydrate content (mg/100g of wet weight)	Silver nanoparticles (ppm)
0.592 ± 0.08	200
0.562 ± 0.11	400
0.552 ± 0.11	600
0.524 ± 0.05	800
0.524 ± 0.02	flubendiamide (negative control)
0.592 ± 0.05	distilled water (positive control)
0.82	P-value

Different letters in columns indicate significant differences at the 5% level.

 

b

b

c

c

b

a

Mean fecundity

 

شکل 2- میانگین تخمریزی T. absoluta روی گیاه گوجه­فرنگی تیمار شده با غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره (200، 400، 600 و 800 ppm)، آب مقطر (شاهد مثبت) و فلوبندیامید (شاهد منفی). حروف غیرمشترک، اختلاف معنی­دار در سطح 5 درصد را نشان می­دهد.

Fig. 2. Mean fecundity of T. absoluta on tomato plants treated with different concentrations of silver nanoparticles (200, 400, 600 and 800 ppm), distilled water (positive control) and flubendiamide (negative control). Different letters above the columns indicate significant differences at the 5% level.

 

Anthocyanin content (µm g-1 FW)

 

شکل 3- میزان آنتوسیانین گیاه گوجه­فرنگی تیمار شده با غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره (200، 400، 600 و 800 ppm)، آب مقطر (شاهد مثبت) و فلوبندیامید (شاهد منفی) تحت تنش ناشی از T. absoluta. حروف غیرمشترک، اختلاف معنی­دار در سطح 5 درصد را نشان می­دهد.

Fig. 3. Anthocyanin content of the tomato plant treated with different concentrations of silver nanoparticles (200, 400, 600 and 800 ppm), distilled water (positive control) and flubendiamide (negative control) under stress caused by T. absoluta. Different letters above the columns indicate significant differences at the 5% level.

 

بحث

 

نانوذرات نقره (AgNPs) مقاومت گیاه گوجه­فرنگی به آسیب ناشی از شب­پره مینوز گوجه­فرنگی را افزایش داد. این افزایش مقاومت در غلظت‌های بالاتر نانوذره بیشتر برآورد شد. استفاده از نانوذرات روشی سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه است و می­تواند به بهبود ویژگی­های زیستی گیاه کمک کند (14). مطالعات متعددی که روی AgNPs انجام شده است طیف وسیعی از اثرات ضدباکتریایی، ضدقارچی و همچنین اثرات آفت­کشی را نشان می‌دهند (15). اثرات آفت کشی AgNPs تحت تأثیر چندین متغیر از جمله اندازه ذرات، شکل، بار سطحی و غلظت می­باشد (16). اندازه نانوذرات نقره مورد استفاده در این بررسی حدودا 40 نانومتر برآورد شد. به­طور کلی، نانوذرات با اندازه کوچک­تر فعالیت حشره­کشی بهتری نسبت به ذرات بزرگ­تر دارند؛ چرا که به دلیل افزایش نسبت سطح به حجم، ظرفیت آن­ها برای ورود به سلول­های میزبان و تعامل با اجزای سلولی بهبود می­یابد (17). نانوذرات نقره به عنوان کود-حشره‌کش­هایی در نظر گرفته می­شوند که به دلیل سیستم انتقال هوشمند جایگزینی امیدوارکننده‌ برای کودها و حشره‌کش‌های شیمیایی خواهند بود. این ترکیبات به دلیل عدم تخریب در اثر تجزیه نوری، هیدرولیز و شستشو می­توانند استفاده از کودهای شیمیایی را به حداقل برسانند و رشد و عملکرد محصول را افزایش دهند (18). در بررسی حاضر، استفاده از نانوذرات نقره به کاهش میزان تخم­ریزی T. absoluta انجامید و مرگ­و­میر تخم‌ها و لاروها را تا بیش از 40 درصد افزایش داد. این اثرات با افزایش غلظت نانوذرات افزایش پیدا کرد و به بیش از 60 درصد رسید. همراستا با مطالعه­ حاضر، اثر نانوذرات مختلف مانند نانوذرات سیلیس بر روی T. absoluta، بررسی و کاهش تخم­ریزی این شب­پره در گوجه‌فرنگی گزارش شده بود (19). Ahmed و همکاران همچنین، کاهش 88 تا بیش از 96 درصدی جمعیت لاروهای تیمار شده Spodoptera littoralis با نانوذرات MgAg طی 10 تا 15 روز پس از تیمار را نشان دادند (15). مطالعات میکروسکوپی الکترونی نشان داده است که نانوذرات نقره به راحتی به گیاه، سلول حشرات، هسته یا میتوکندری نفوذ می­کنند (20). بنابراین، ترکیبات نانوذرات نقره می­توانند به اسکلت بیرونی آفت جوان نفوذ کنند و سپس به آنزیم­های سلولی و DNA در فضای داخل سلولی متصل شوند و در نهایت باعث از دست رفتن کارایی و مرگ سلولی شود (21). نانوذرات نقره تجمع برخی مواد شیمیایی گیاهی مانند فنل­ها و فلاونوئیدها که خواص حشره­کشی دارند را افزایش می­دهند؛ با کنترل سنتز هورمون‌های مرتبط با استرس، تقویت سیستم دفاعی آنتی‌اکسیدانی گیاه و تأثیرگذاری بر بیان ژن‌های پاسخ‌دهنده به استرس در برابر حضور آفات، توانایی گیاهان را برای مقاومت در برابر استرس افزایش می‌دهند (22)؛ و با داشتن نسبت سطح به حجم بالا، واکنش­پذیری بالا و توانایی برهم­کنش با اجزای سلولی، آسیب­های ناشی از استرس اکسیداتیو را کاهش می­دهند (23). در مطالعه­ حاضر نانوذرات نقره استفاده شده بر روی گیاه گوجه­فرنگی در تمامی غلظت‌های مورد مطالعه منجر به افزایش فنل شد. برخلاف نتایج پیش رو، در مطالعه­ای که توسط Tymoszuk انجام شد، گوجه­فرنگی­های تیمار شده با 100 میلی­گرم/لیتر نانوذرات نقره، پلی­فنل کمتری تولید کردند (24). ممکن است این موضوع به دلیل تفاوت در غلظت مورد استفاده باشد. بعلاوه، ژنوتیپ گیاه، سن گیاه، فاصله زمانی بین تیمار با نانوذرات و عملکرد بیوشیمایی گیاه و روش تیمار با نانوذرات نقره می­تواند در نتایج تأثیر داشته باشد. از سوی دیگر، در این مطالعه­، بین تمامی غلظت‌های مختلف AgNPs استفاده شده بر روی گیاه گوجه­فرنگی با گروه شاهد از نظر میزان کربوهیدرات اختلاف معنی­داری مشاهده نشد. کربوهیدرات­ها از انواع ترکیباتی هستند که از نظر شیمیایی پلی­فنل­آلدئید یا پلی­هیدروکسی­کتون نامیده می­شوند و بر­خلاف فنل­ها ممکن است باعث افزایش حساسیت گیاه به آفات شوند (25). در واقع، وجود ترکیبات قندی می­تواند به عنوان یک محرک تغذیه­ای برای انواعی از آفات روی برگ، میوه و شاخه عمل کند (26). در این بررسی، تحت تأثیر نانوذرات نقره، میزان فعالیت آنزیم­های پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز گیاه گوجه­فرنگی افزایش پیدا کرد. اگرچه تغییر معنی­داری در دو آنزیم پلی­فنل­اکسیداز و کاتالاز مشاهده نشد. نانوذرات نقره منجر به فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان می­شود و بدین ترتیب می­توانند منجر به کاهش آسیب اکسیداتیو و بهبود تحمل گیاه به تنش شوند (27). پراکسیدازها مجموعه­ای بزرگ از آنزیم­هایی هستند که با مصرف پراکسید­هیدروژن، اکسیداسیون سوبستراهای مختلف را به­عنوان یک عامل اکسید کننده کاتالیز می­کنند. واکنش کاتالیز شده به وسیله پراکسیدازها به طور عمده دهیدروژناسیون اکسیداتیو است. اما علاوه بر انتقال اکسیژن، تخریب پراکسید هیدروژن نیز انجام می­شود (28). پراکسیدازها در پاسخ به تنش­های محیطی که منجر به افزایش رادیکال­های آزاد اکسیژن می­شود وارد عمل می­شوند و با حذف این رادیکال­های آزاد، مانع از ورود سلول به مسیر مرگ سلولی (آپوپتوز) می­شوند. پراکسیدازها همچنین با تولید سدهای فیزیکی محکمی مانند لیگنین و سوبرین و گلیکوپروتئین­های غنی از هیدروکسی­پرولین از نفوذ رادیکال­های آزاد جلوگیری می­کنند (29). بر اساس بررسی Ashraf و همکاران تیمار گیاه گوجه­فرنگی با استفاده از نانوذرات نقره موجب افزایش فعالیت آنزیم­های پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و فنیل آلانین آمونیالیاز شد که برای دفاع گیاه در پاسخ به حملات آفات بسیار مهم هستند (30). همچنین، Ansari و همکاران نشان دادند که تیمار گیاه گوجه‌فرنگی با نانوذرات نقره باعث بهبود تحمل تنش در گیاهان شد که با فعالیت‌های بالاتر آنزیم‌های آنتی­اکسیدانی مانند پراکسیداز (60 درصد)، پلی­فنل­اکسیداز (65 درصد)، فنیل­آلانین آمونیالیاز (5/65 درصد)، سوپراکسیددیسموتاز (3/65 درصد)، کاتالاز (8/53 درصد) و آسکوربات پراکسیداز (73 درصد) همراه بود (31). آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز از دیگر آنزیم­های سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی گیاهان هستند که در اثر استفاده از نانوذرات نقره فعالیت آنها در گیاهان افزایش می‌یابد تا ظرفیت گیاه را برای مقاومت در برابر استرس اکسیداتیو و حفظ هموستاز سلولی در شرایط استرس‌زا افزایش دهند. سوپراکسید دیسموتاز با تبدیل رادیکال­های سوپراکسید به پراکسید­هیدروژن و اکسیژن مولکولی از گیاه در برابر استرس اکسیداتیو محافظت می­کند (32). بعلاوه، کاتالاز پراکسید­هیدروژن را به آب و اکسیژن تجزیه می­کند (37). این آنزیم­ها در مکانیسم دفاعی گیاه در برابر آفات و تنش­های ناشی از پاتوژن­ها بسیار مهم هستند. با حفظ تعادل گونه­های فعال اکسیژن و کاهش آسیب اکسیداتیو، سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز به گیاه کمک می­کنند تا بر شرایط استرس غلبه کند و سلامت و بهره­وری کلی گیاه را بهبود بخشد. Tymoszuk نشان داد استفاده از نانوذرات نقره در گیاهان گوجه­فرنگی منجر به تنظیم مثبت فعالیت­های سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز کاهش سطح آسیب اکسیداتیو و بهبود رشد گیاه در شرایط تنش بلایت زودرس (early blight) می­شود (24). بدین ترتیب، نانوذرات نقره می­توانستند رشد، عملکرد و کیفیت محصول گوجه­فرنگی را با افزایش سلامت کلی گیاه و محافظت از آن در برابر بیماری­ها بهبود بخشند. آنتوسیانین­ها به عنوان یک گروه از فلاونوئیدهای محلول در آب در یک نقطه پایانی در مسیر بیوسنتز فلاونوئیدها در سیتوپلاسم ساخته شده و به شکل فعال و جداگانه با پمپ گلوتاتیون به داخل واکوئل یاخته­ها وارد می­شوند (35). در مطالعه­ حاضر کاهش آنتوسیانین در غلظت‌های ذکر شده می­تواند به دلیل قرار گرفتن پیش ماده آنتوسیانین در مسیر دیگری از سنتز و یا کاهش میزان تنش اکسیداتیو توسط فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان باشد. Danaee و همکاران کاهش میزان آنتوسیانین در گل­های ژربرا را با کاربرد پنج میلی­گرم/لیتر نانو ذرات نقره به مدت ۲۴ ساعت گزارش کردند (34). Tymoszuk نیز نشان داد نانوذرات نقره بر روی گوجه­فرنگی به میزان 100 میلی­گرم/لیتر، منجر به کاهش آنتوسیانین­ها شدند (24). برخلاف نتایج مطالعه­ حاضر، در تحقیق دیگری، کاربرد 5/0 و سه میلی­گرم/لیتر نانوذرات نقره با ابعاد ۱۰ نانومتر روی گیاهArabidopsis thaliana  در محیط کشت موراشیگ و اسکوگ(MS) ، پس از یک هفته 50/2 و پس از دو هفته 29/2 برابر نسبت به شاهد افزایش پیدا کرد (36). به عقیده این پژوهشگران، افزایش رادیکال­های فعال اکسیژن در اثر تنش ناشی از نانوذرات نقره باعث افزایش آنتوسیانین شده بود. بدین ترتیب، گیاه گوجه­فرنگی تحت تأثیر غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره  به آسیب ناشی از شب­پره مینوز گوجه­فرنگی مقاومت پیدا کرد. این ویژگی تحمل آفت و افزایش مقاومت گیاه، در غلظت‌های بالاتر نانوذره بیشتر صورت گرفت. اگرچه به دلیل عدم وجود تفاوت معنی­دار بین دو غلظت بالای نانوذرات نقره، استفاده از غلظت 600 ppm برای دست­یابی به مقاوم­سازی گیاه گوجه­فرنگی کافی و به صرفه برآورد می­شود. افزایش مقاومت گیاه تحت تأثیر نانوذرات نقره در نتیجه افزایش فعالیت آنزیم­های پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز و همچنین افزایش میزان فنل و کاهش آنتوسیانین بود. در حالی­که دو آنزیم پلی­فنل­اکسیداز و کاتالاز در القای مقاومت گیاه گوجه­فرنگی نقشی نداشتند و مقدار کربوهیدرات کل نیز تغییر معنی­داری در گیاهان تحت تیمار با نانوذرات نقره نشان نداد.

نتیجه­گیری

بنابراین، استفاده از نانوذرات نقره علاوه بر این­که می­تواند روی مراحل نابالغ (تخم و لارو) این آفت اثر کشندگی داشته باشد، با بهبود سیستم آنتی­اکسیدانی گیاه گوجه­فرنگی می­تواند مقاومت این گیاه را به آسیب ناشی از این آفت بهبود بخشد. از این رو کارایی مناسب نانوذرات نقره می­تواند مقدمه­ای برای بررسی­های بیشتر این ترکیبات به عنوان یک کود-آفت­کش هوشمند باشد تا در آینده به عنوان جایگزینی برای ترکیبات شیمیایی به کار رود یا میزان استفاده از چنین ترکیباتی در زراعت گوجه­فرنگی را تا حد امکان کاهش دهد.

منابع

1.       Ahmadi K, Ebadzadeh H, Hatami F, Ebadshah H, Kazemian A. Agricultural statistics, ministry of jihad agriculture, deputy of planning and economy. Bureau of Statistics and Information Technology. 2020; 97 p. [In Persian]

2.       Toosi M. The relationship between production and export advantage in the global tomato market and Iran. Agric Econ. 2024;18(2):116-93. [In Persian]

3.       Lange WH, Bronson L. Insect pests of tomatoes. Annu Rev Entomol. 1981;26:345-371.

4.       Desneux N, Luna MG, Guillemaud T, Urbaneja A. The invasive South American tomato pinworm, Tuta absoluta, continues to spread in Afro-Eurasia and beyond: the new threat to tomato world production. J Pest Sci. 2011;84:403-408.

5.       Krechemer FS, Foerster LA. Influence of biotic and abiotic factors on the population fluctuation of Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae) in an organic tomato farming. Int J Trop Insect Sci. 2019; 40(1):199-208.

6.       Gabarra R, Arnó J, Lara L, Verdú MJ, Ribes A, Beitia F, et al. Native parasitoids associated with Tuta absoluta in the tomato production areas of the Spanish Mediterranean Coast. BioControl. 2014;59: 45-54.

7.       Campos MR, Biondi A, Adiga A, Guedes RNC, Desneux N. From theWestern Palaeartic region to beyond: Tuta absoluta 10 years after invading Europe. Pest Manag Sci. 2017;90:787-796

8.       Baniameri V, Cheraghian A. The first report and control strategies of Tuta absoluta in Iran. EPPO Bulletin, 2012;42:322-324.

9.       Cocco A, Deliperi S, Delrio G. Control of Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae) in greenhouse tomato crops using the mating disruption technique. J Appl Entomol. 2013;137:16-28.

10.       Zappala L, Biondi A, Alma A, ALJboory IJ, Arno J, Bayram A, et al. Natural enemies of the South American moth, Tuta absoluta in Europe, North Africa and Middle East and their potential use in pest control strategies. J Pest Sci. 2013;86: 635-647.

11.       Martínez-Cisterna D, Rubilar O, Tortella G, Chen L, Chacón-Fuentes M, Lizama M, et al. Silver nanoparticles as a potent nanopesticide: toxic effects and action mechanisms on pest insects of agricultural importance- A review. Molecules. 2024;29(23):5520.

12.       Sadigh-Eteghad S, Shahi S, Mahmoudi J, Farjami A, Bazmani A, Naghili B, et al. Application of nanobased drug loading systems in the treatment of neurological infections: An updated Review. Curr Pharm Des. 2022;28:2330-2342.

13.       Achari G, Kowshik M. Recent developments on nanotechnology in agriculture: plant mineral nutrition, health, and interactions with soil microflora. J Agric Food Chem. 2018;66:8647-8661.

14.       Naganthran A, Verasoundarapandian G, Khalid FE, Masarudin MJ, Zulkharnain A, Nawawi NM, et al. Synthesis, characterization and biomedical application of silver nanoparticles. Materials. 2022; 15(2):427.

15.       Ahmed SS, Abd El-Rahman SF, Abdel Kader MH. Field evaluation of some photosensitizers and nanocomposites against cotton leaf worm, Spodoptera littoralis (Bois.) (Lepidoptera: Noctuidae). Middle East J Appl Sci. 2018;8(4):1471-1479.

16.       Paul A, Roychoudhury A. Go green to protect plants: repurposing the antimicrobial activity of biosynthesized silver nanoparticles to combat phytopathogens. Nanotechnol Environ Eng. 2021;6(1):10.

17.       Bruna T, Maldonado-Bravo F, Jara P, Caro N. Silver nanoparticles and their antibacterial applications. International Int. J Mol Sci. 2021; 22(13):7202.

18.       Arnott A, Galagedara L, Thomas R, Cheema M, Sobze JM. The potential of rock dust nanoparticles to improve seed germination and seedling vigor of native species: A review. Sci Total Environ. 2021; 775:145139.

19.       Abouelkassem S, El-Borady OM, Mohamed M.B. Towards using of new and safety nanomaterials against tomato leafminer, Tuta absoluta (Mayrick) in tomato under field conditions. J Nanomed Nanotechnol. 2017;8:13-14.

20.       Nalini M, Lena M, Sumathi P, Sundaravadivelan C. Effect of phytosynthesized silver nanoparticles on developmental stages of malaria vector, Anopheles stephensi and dengue vector, Aedes aegypti. Egypt J Basic Appl Sci. 2017;4(3):212-218.

21.       Subramaniam J, Murugan K, Panneerselvam C, Kovendan K, Madhiyazhagan P, Kumar PM, et al. Eco-friendly control of malaria and arbovirus vectors using the mosquitofish Gambusia affinis and ultra-low dosages of Mimusops elengi-synthesized silver nanoparticles: towards an integrative approach? Environ Sci Pollut Res Int. 2015;22:20067-20083.

22.       Zhao L, Bai T, Wei H, Gardea-Torresdey JL, Keller A, White JC. Nanobiotechnology-based strategies for enhanced crop stress resilience. Nat Food. 2022;3(10):829-836.

23.       Flores‐López LZ, Espinoza‐Gómez H, Somanathan R. Silver nanoparticles: Electron transfer, reactive oxygen species, oxidative stress, beneficial and toxicological effects. Mini review. J Appl Toxicol. 2019; 39(1):16-26.

24.       Tymoszuk A. Silver nanoparticles effects on in vitro germination, growth, and biochemical activity of tomato, radish, and kale seedlings. Materials. 2021;14(18): 5340.

25.       Sadasivam S, Manickam A. Biochemical methods. New Age International Private Limited, 2022; 254 pp.

26.       Shi A, Tomczyk A. Impact of feeding of eriophyid mite Epitrimerus gibbosus (Nalepa)(Acari: Eriophyoidea) on some biochemical components of blackberry (Rubus spp.). Bull Acad Polon Sci Ser Sci Biol. 2001;49(1):41-47.

27.       Moazzami Farida, SH, Karamian R, Albrectsen BR. Silver nanoparticle pollutants activate oxidative stress responses and rosmarinic acid accumulation in sage. Physiol Plant. 2020;170(3):415-432.

28.       Valderrama B, Ayala M, Vasques-Duhalt R. Suicide inactivation of peroxidase and the challenge of engineering more robust enzymes. Chem Biol. 2002;9:555-565.

29.       Bowles PJ. Defense – related proteins in higher plants. Annu Rev Biochem. 1990;59:873-907.

30.       Ashraf H, Batool T, Anjum T, Illyas A, Li G, Naseem S, et al. Antifungal potential of green synthesized magnetite nanoparticles black coffee–magnetite nanoparticles against wilt infection by ameliorating enzymatic activity and gene expression in Solanum lycopersicum L. Front Microbiol. 2022;13:754292.

31.       Ansari M, Ahmed S, Abbasi A, Hamad N.A., Ali H.M., Khan M.T., et al. Green synthesized silver nanoparticles: a novel approach for the enhanced growth and yield of tomato against early blight disease. Microorganisms. 2023;11(4):886.

32.       Azeez L, Adebisi SA, Adetoro RO, Oyedeji AO, Agbaje WB, Olabode OA. Foliar application of silver nanoparticles differentially intervenes remediation statuses and oxidative stress indicators in Abelmoschus esculentus planted on gold-mined soil. Int J Phytoremediation. 2022; 24(4):384-393.

33.       Conesa A, Punt PJ, Van den Honder AMJJ. Fungal peoxidases: Molecular aspects and applications. J Biotechnol. 2002;93:143-158.

34.       Danaee E, Naderi R, Kalatejari S. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

salicylic acid and benzyladenine on enzymic activities and longevity of gerbera cut Moghadam ARL. Evaluation the effect flowers. Int Res J Appl Basic Sci. 2013;7(5):304-308.

35.       Marrs KA, Alfenito MR, Lloyd, AM, Walbot V. A glutathione S-transferase involved in vacuolar transfer encoded by the maize gene Bronze-2. Nature. 1995; 375(6530):397-400.

36.       Qian H, Peng X, Han X, Ren J, Sun L, Fu Z. Comparison of the toxicity of silver nanoparticles and silver ions on the growth of terrestrial plant model Arabidopsis thaliana. J Environ Sci. 2013;25(9):1947-1956.

37.       Smirnoff N, Arnaud D. Hydrogen peroxide metabolism and functions in plants. New Phytol. 2019;221(3):1197-1214.

 

28

 

---