نانوذرات اکسید کبالت (Co3O4) به‌عنوان یکی از پرکاربردترین نانوذرات مغناطیسی در صنایع مختلف می‌باشند و برهمکنش آن‌ها با محیط زیست قابل پیش‌بینی است. هدف از این پژوهش بررسی اثر تیمار نانوذرات Co3O4 بر روی ویژگی های ساختار و فراساختار برگ گیاه کلزا بود. بذرها در گلدان‌ها تحت شرایط گلخانه‌ای کاشته شدند و بعد از دو هفته، گیاهچه‌ها با نانوذرات Co3O4 (0 و 4000 میکروگرم بر میلی‌لیتر) به‌صورت 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. تغییرات مورفولوژیکی شامل کاهش طول، عرض و سطح برگ کلزا تحت تیمار نانوذرات Co3O4 مشاهده شد. همچنین تغییرات فراساختاری سلول‌های مزوفیلی برگ گیاه کلزا تحت تیمار نانوذرات Co3O4 شامل کاهش تعداد کلروپلاست‌ها و متورم شدن آن‌ها، تجمع و رسوب نانوذرات در واکوئل و دیواره سلولی، مشاهده اجسام پروتئینی، افزایش اندازه پلاستوگلبول‌ها و دانه‌های نشاسته در کلروپلاست‌ها مشاهده شد. علاوه بر این، نتایج سنجش عنصری کبالت 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 Co3O4 در برگ گیاه کلزا بود. آسیب‌های فراساختاری در نتایج TEM بیانگر سمیت غلظت‌ بالای نانوذرات Co3O4 در سطح سلولی بود. بنابراین اثرات خطرات احتمالی نانوذرات Co3O4 بر روی گیاهان زراعی دیگر و محیط زیست باید در نظر گرفته شود. Manuscript profile

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. Manuscript profile

Marigold is widely used as an ornamental-medicinal plant. Interaction between nanoparticles (NPs) and biological systems is one of the most promising areas of research in modern nanoscience and technology. Researchers have reported the uptake of cerium oxide or ceria (CeO2) NPs by plants. The aim of this investigate was to determine the impacts of nanoceria on seed germination, growth and biochemical characteristics of 9-day-old seedling of marigold (Calendula officinalis L.). Seeds were germinated in Petri dishes containing eight various dosages of nanoceria (0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, and 3.2 g/L). After 9 days, early growth and biochemical parameters were measured. Results showed that seed germination, fresh and dry weights of seedling, and lengths of radicle, plumule, and seedling stimulated at 0.05 and/or 0.1 g/L of nanoceria but retarded at higher dosages (after 0.2 or 0.4 g/L) of NPs. The contents of H2O2, malondialdehyde (MDA) and lipoxygenase (LOX) activity incremented after 0.2 g/L of nanoceria. The activities of antioxidant enzymes and protein content were incremented at higher dosages of nanoceria. Also, the activity of phenylalanine ammonialyase (PAL), phenol content, and antioxidant capacity stimulated at 0.8 to 3.2 g/L of nanoceria. The proline content improved at 0.2-3.2 g/L of nanoceria. Altogether, the results confirmed the inducive oxidative stress of nanoceria that was accompanied by plant defense system include antioxidant enzymes, phenolic compounds and compatible osmolytes such as proline. These results showed that nanoceria at the low dosages (0.05 and/or 0.1 g/L) caused a positive induction on marigold germination and seedling growth but by increasing in its dosage (more than 0.2 g/L), the results was reversed and showed toxicity that forced the plant to activate its defense systems. Manuscript profile