پاسخ گیاه لوبیا چیتی (Phaseolus vulgaris L) تحت شرایط تنش شوری به کاربرد نانو ذرات پتاسیم

محورهای موضوعی : فیزیولوژی گیاهی

فاطمه نقوی ¹ , سید محمد رضا خوشرو ^{2 *} , مریم کاظمی پور ³ , مهرناز محمودی زرندی ⁴

1 - دانشجوی دکتری، گروه زیست شناسی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
2 - استادیار، گروه زیست شناسی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
3 - استاد، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
4 - استادیار، گروه زیست شناسی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران

تاریخ دریافت : 1403/10/24 تاریخ پذیرش : 1403/12/20 تاریخ انتشار : 1404/01/07

کلید واژه: تنش شوری, رنگریزه های فتوسنتزی, لوبیا چیتی , نانوذرات سبز,

چکیده مقاله :

در جهان، شوری یکی از مهمترین عوامل غیرزیستی و محدود کننده جوانه‌زنی بذر و همچنین استقرار و رشد اولیه گیاهچه‌ها است که باعث کاهش قابل توجهی در بهره‌وری محصولات کشاورزی می‌شود. در سال‌های اخیر، نانوذرات مهندسی شده به‌عنوان یک جایگزین امیدوار کننده در مبارزه با عوامل تنش غیرزیستی مانند شوری مطرح شده‌اند. هدف از این پژوهش، بررسی پاسخ گیاه  لوبیا چیتی تحت شرایط تنش شوری به کاربرد نانو ذرات پتاسیم است. سنتز زيستي نانوذرات پتاسیم بوسيله عصاره گياه آلوئه ورا با استفاده از محلول آبی KSO₄.5H₂O صورت گرفت. آزمایشات به صورت فاکتوریل در قالب طرح تصادفی در جهت بررسی اثر نانوذرات پتاسیم بر پارامترهای رشد و رنگریزه های فتوسنتزی گیاه لوبیا چیتی در چهار سطح شـوري معـادل ( 0 ،40 ،80 ،120 میلی مولار) کلرید سدیم  و نانو ذرات  پتاسیم در چهار سطح (0، 20، 60 ، 150 میلی گرم  بر لیتر )صورت گرفت. تجزیه و تحلیل‌های مختلف شامل UV-Visible، ،DLS و SEM برای مشخصه‌یابی نانوذرات سنتز شده انجام شد. نتایج تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که با افزایش تنش شوری پارامترهای رشد ،رنگریزه های فتوسنتزی کاهش یافت . برهمکنش تنش شوری و نانوذرات پتاسیم موجب افزایش پارامترهای رشد( وزن تر و خشک ریشه و ساقه در غلظت 150 میلی گرم بر لیتر)  ،رنگیزه های فتوسنتزی (کلروفیلb ،کلروفیل کل، کاروتنوئید  در غلظت 20 میلی گرم بر لیتر)وکاهش  میزان کلروفیلa  شد.

چکیده انگلیسی:

Salinity is one of the most significant abiotic stresses limiting seed germination, seedling establishment, and growth worldwide, leading to substantial reductions in agricultural productivity. In recent years, engineered nanoparticles have emerged as a promising alternative for mitigating the adverse effects of abiotic stresses such as salinity. This study aimed to investigate the response of common bean plants to potassium nanoparticles under salinity stress. Potassium nanoparticles were biosynthesized using Aloe vera plant extract and an aqueous solution of K₂SO₄.5H₂O. A factorial experiment in a completely randomized design was conducted to evaluate the effects of potassium nanoparticles on germination, growth parameters, and photosynthetic pigments of common bean under four salinity levels (0, 40, 80, and 120 mM NaCl) and four potassium nanoparticle concentrations (0, 20, 60, and 150 mg/L). Various analyses, including UV-visible, DLS, and SEM, were performed to characterize the synthesized nanoparticles. Analysis of variance revealed that increasing salinity stress decreased germination percentage and vegetative growth factors, as well as photosynthetic pigments. The interaction between salinity stress and potassium nanoparticles resulted in increased germination percentage, growth parameters (fresh and dry weight of root and shoot at 150 mg/L), and photosynthetic pigments (chlorophyll b, total chlorophyll, and carotenoids at 20 mg/L), while decreasing chlorophyll a content.

منابع و مأخذ:

1)Arif Y. Singh P. Siddiqui H.;Bajguz A. Hayat S.2020. Salinity induced physiological and biochemical changes in plants: An omic approach towards salt stress tolerance. Plant Physiology and Biochemistry, 156:64–77.
2)Balal RM. Shahid MA. Javaid MM. Iqbal Z. Liu GD. Zotarelli L. Khan N.2016. Chitosan alleviates phytotoxicity caused by boron through augmented polyamine metabolism and antioxidant activities and reduced boron concentration in Cucumis sativus L. Acta physiologiae plantarum, 39.
3) Ditta, A. Arshad, M,.2016. Applications and perspectives of using nanomaterials for sustainable plant nutrition. Nanotechnology reviews, 5.
4)Etesami H. Fatemi H. Rizwan M.2021. Interactions of nanoparticles and salinity stress at physiological, biochemical and molecular levels in plants: A review. Ecotoxicology and Environmental Safety, 225:112769.
5) Hameed, A. Ahmed, M.Z. Hussain T. Aziz I. Ahmad N. Gul B. Nielsen BL.2021. Effects of salinity stress on chloroplast structure and function. Cells, 10:2023.
6) Hao, S., Wang, Y., Yan, Y., Liu, Y., Wang, J., & Chen, S. 2021. A Review on Plant Responses to Salt Stress and Their Mechanisms of Salt Resistance. Horticulturae, 7(6), 132.
7) He, M. Ren TX. Jin ZD. Deng L. Liu HJ. Cheng YY. Li ZY. Liu XX. Yang Y. Chang H.2023. Precise analysis of potassium isotopiccomposition in plant materials by multi- collector inductively coupled plasma mass spectrometry. Spectrochim Acta Part B Spectrosc 209:106781.
8) Johnson, R., Vishwakarma, K., Hossen, M. S., Kumar, V., Shackira, A., Puthur, J. T., Abdi, G., Sarraf, M., & Hasanuzzaman, M. 2022. Potassium in plants: Growth regulation, signaling, and environmental stress tolerance. Plant Physiology and Biochemistry, 172, 56-69.
9) Kumari ,S. Chhillar, H. Chopra, P. Khanna RR, Khan MIR.2021 .Potassium: A track to develop salinity tolerant plants. Plant Physiology and Biochemistry, 167:1011-1023.
10) Nanehkaran,. FM. Razavi SM. Ghasemian A. Ghorbani A. & Zargar M.2024. Foliar applied potassium nanoparticles (K-NPs) and potassium sulfate on growth, physiological, and phytochemical parameters in Melissa officinalis L. under salt stress. Environmental Science and Pollution Research, 31(21):31108-31122.
11) Nayak, P. R. and Begur, D. N., 2023. Eco-friendly Biosynthesis of Silver Nanoparticles from Aloe vera Leaves Based on Various Parameters, Int. J. Multidisip. Res., 2023, vol. 5, no. 5, p. 1-8.
12) Noaema, AH. & Alhasany AR.2020. Effect of spraying nano fertilizers of potassium and boron on growth and yield of wheat (Triticum aestivum L.). In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 871(1): 012012. IOP Publishing.
13)Rahneshan Z. Fatemeh N. Ali A.2018 . Effects of salinity stress on some growth, physiological, biochemical parameters and nutrients in two pistachio (Pistacia vera L.) rootstocks, Journal of Plant Interactions, 13(1):73-82.
14) Shahraki, S. H., Ahmadi, T., Jamali, B. and Rahimi, M., 2024. The biochemical and growth-associated traits of basil (Ocimum basilicum L.) affected by silver nanoparticles and silver, BMC Plant Biol., , vol. 24, no. 1, p. 92.
15) Sheoran, PS. Goel R. Boora S. Kumari, S. Yashveer S.2021. Biogenic synthesis of potassium nanoparticles and their evaluation as a growth promoter in wheat. Plant Gene, 27:100310.
16) Torche, Y. Blair M. & Saida C.2018. Biochemical, physiological and phenological genetic analysis in common bean (Phaseolus vulgaris L.) under salt stress. Annals of Agricultural Sciences, 63(2):153-161.
17) Usman, M. Farooq, M. Wakeel A. Nawaz A. Cheema SA. Rehman Hu. et al.2020. Nanotechnology in agriculture: Current status, challenges and future opportunities. Science of The Total Environment,721:137778.
118) Vashisth ,A. Nagarajan S.2010. Effect on germination and early growth characteristics in sunflower (Helianthus annuus) seeds exposed to static magnetic field. Journal of Plant Physiology, 167:149–156.
19) Wang, X., Chen, Z., & Sui, N. 2024. Sensitivity and responses of chloroplasts to salt stress in plants. Frontiers in Plant Science, 15, 1374086.