تاثیر سیلیس و نانوذرات سیلیس بر جوانه زنی بذرها و رشد گیاه شنبلیله (Trigonella foenum-graecum L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم زیستی. دانشگاه خوارزمی

2 استاد ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال

3 گروه زیست شناسی سلولی و مولکولی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران،

4 گروه زیست شناسی گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران،

5 گروه زیست شناسی گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران

6 گروه اکولوژی، محیط زیست و زیست شناسی گیاهی، دانشگاه استکهلم، استکهلم، سوئد

چکیده

افزودن سیلیس باعث افزایش رشد زیست توده گیاهی می گردد. هدف از این مطالعه پیدا کردن پاسخ این سوال است که آیا سیلیس و نانوذرات سیلیس دارای اثراتی مشابه بر فرآیندهای رشد در گیاه شنبلیله (Trigonella foenum-graecum L.) هستند یا خیر. گیاهان در حضور 0-2.5 میلی مولار تیمار سیلیکات سدیم و نانوذرات سیلیس در محیط هیدروپونیک به مدت 30 روز رشد داده شدند. نتایج نشان داد که غلظت سیلیس در ریشه و ساقه با افزایش میزان سیلیس افزوده شده، افزایش یافت. جوانه زنی بذرها و شاخص زنده ماندن در حضور سیلیس در 4 روز بعد از کاشت بذرها افزایش یافت، اما این شاخص ها در ادامه افزایش غلظت تیمارها با کاهش مواجه شد. طول نهال و وزن تر گیاه، طول کلی گیاه و مساحت برگ ها در حضور تیمارهای سیلیس و نانوذرات سیلیس افزایش یافته است، در حالیکه وزن خشک گیاه، نسبت وزن خشک به وزن تر ساقه و طول ریشه چه در حضور تیمارها کاهش یافت. همچنین قطر استوانه آوندی مرکزی ریشه در ریشه های جوان و ضخامت بخش چوبی اندودرم در حضور تیمارها افزایش یافت. اثرات مشابهی در حضور تیمارهای سیلیس و نانوذرات سیلیس مشاهده شد اما افزایش در طول کلی گیاهان، ضخامت اندودرم، کاهش وزن خشک به وزن تر ساقه و طول ریشه چه در حضور تیمارهای نانوذرات نسبت به تیمارهای سیلیس کمی برجسته تر بود. در نتیجه، سیلیس و نانوذرات سیلیس دارای اثرات مشابهی در رشد گیاه هستند و در نتیجه نانوذرات سیلیس را می توان به جای سیلیس مورد استفاده قرار داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effects of silicate and silicon nanoparticles on seed germination and growth parameters of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.)

نویسندگان [English]

  • Sanam Nazaralian 1
  • Ahmad Majd 2
  • Saeed Irian 3
  • Farrokh Ghahremaninejad 4
  • Farzaneh Najafi 5
  • Maria Greger 6
1 kharazmi university
2 Department of Biology, Faculty of Science, North Tehran Branch of Islamic Azad University
3 Department of Cell and Molecular Biology, Faculty of Biological Sciences, Kharazmi University
4 Department of Plant Sciences, Faculty of Biological Sciences, Kharazmi University,Tehran
5 Department of Plant Sciences, Faculty of Biological Sciences, Kharazmi University, Tehran
6 Department of Ecology, Environment and Plant Sciences, Stockholm University, 106 91 Stockholm, Sweden
چکیده [English]

The addition of silica increase plant biomass growth. The aim of this study was to find out if silicate and nano silica (SiNP) influence the growth processes in fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) similarly. Plants were grown from seed with 0-2.5 mM of sodium silicate and SiNP in hydroculture for up to 30 days. Germination, seedlings development and other growth parameters in fenugreek plantsas well as Si uptake was examined. The results showed that Si concentration in root and shoot increased with Si addition. Seed germination and vitality index increased with Si at day 4 after seeding, but the effect was then levelled out. Seedlings length and fresh weight (FW), whole plant length and leaf area increased while dry weight (DW) and DW: FW ratio of shoot and radicle length decreased with silicate and SiNP treatment. The root central cylinder increased in diameter in young roots and the lignified tissue of the endodermis cells increased in thickness. The effects by silicate and SiNP was similar but the increase in whole plant length and cell wall thickness and the decrease in DW: FW ratio of shoot and radicle length was slightly more pronounced with SiNP than with silicate.In conclusion, both silicate and SiNP in general have similar effects on plant growth and therefore SiNP can be used instead of silicate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fenugreek
  • germination
  • Seedling development
  • silicon
  • Silicon nanoparticles

گیاه شنبلیله، ( Trigonella foenum-graecum L.) در ایران است. Trigonella مهمترین گونه از جنس
گونه متعلق به خانواده بقولات گزارش 135 نزدیک به 1 ] شده است [. گیاه شنبلیله در طب سنتی و به عنوان 5 افزودنی طبیعی در مواد غذایی استفاده می شود، و نشان داده شده است که دارای اثرات آنتی اکسیدان و
تاثیرسیلیس و نانوذرات سیلیس برجوانه زنی بذرها و رشد گیاه شنبلیله /نظرعلیان و همکاران

54 ضدسرطانی قابل توجهی، در مدل های مختلف انسان
.[17] و حیوانی است سیلیس به عنوان یک عنصر مفید در ترویج رشد و .[2] ثبات ساختار در گیاهان در نظرگرفته شده است سیلیس باعث افزایش فتوسنتز می علاوه بر ،[14] شود. این، سیلیس باعث افزایش فسفوریلاسیون قندها می شود که به نوبه خود باعث افزایش سنتز کربوهیدرات ها می [. علاوه بر این، محتوای 1] گردد با افزایش ،C ساکارز، سطح چربی و محتوای ویتامین مقادیر سیلیس افزایش می [. همچنین سیلیس 18] یابد باعث افزایش کشش سلولی و گسترش دیواره های اولیه سلولی می شود، که باعث بهبود رشد در گیاهان می [. تعرق متناسب با تثبیت دی اکسید کربن، 22] شود با افزایش میزان سیلیس کاهش می یابد و در نتیجه باعث افزایش عملکرد دانه می [ با توجه به 8] گردد یافته [ به نظر می 10] های رسد که سیلیس در عملکرد دانه برنج یعنی تعداد دانه بالا و اندازه بزرگ دانه ها دارای نقشی موثر است. علاوه بر ارتقاء رشد، سیلیس باعث کاهش تنش های زیستی و غیر زیستی در گیاهان می [. سیلیس دارای اثرات مثبتی بر جوانه 5] شود زنی بذرها در گوجه فرنگی تحت تنش خشکی است که باعث کاهش آسیب های اکسیداتیو در نهال ها با افزایش سیستم دفاع آنتی اکسیدانی می .[19] گردد سیلیس دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است. با این حال، در دسترس بودن آن برای گیاهان در خاک ضعیف است چرا که بسیاری از سیلیس موجود در خاک در مواد معدنی محدود شده است و هوازدگی [. بنابراین، افزودن 6] سیلیس بسیار آهسته است سیلیس برای رشد، ثبات و حفاظت گیاهان لازم است. سیلیکات اغلب به عنوان مواد افزودنی سیلیس استفاده می شود؛ با این حال، این امر می تواند با استفاده از
فرم های کمتر فعال سیلیس یا نانوذرات سیلیس که
شبیه به فیتولیت ها عمل می .[3] کند صورت گیرد نانوذرات به طور گسترده ای در سال های اخیر برای بسیاری از فرآیندهای کشاورزی و زیست شناسی مورد استفاده قرار می گیرند. نانوذرات با اندازه کوچک ممکن است از طریق فاگوسیتوز، پینوسیتوز، اندوسیتوز، ناقل های غشایی و در بافت ها ازطریق ناقل های پارا سلولی وارد سلول های انسانی/حیوانی [. نانوذرات سیلیس باعث بهبود جوانه 21]شوند زنی بذرها، افزایش ویژگی های جوانه زنی بذر و نهال، وزن تر و وزن خشک در گیاه گوجه فرنگی شده است [. مطالعات جوانه 20] زنی بذر نشان داده اند که سمیت سلولی کمتری با استفاده از نانوذرات مشاهده می شود [. در مطالعات میدانی افزودن سیلیس پتاسیم و 12] نانوذرات سیلیس پتاسیم مشاهده شده است که، سیلیس در این حالت به میزان بالاتری نسبت به نانوذرات سیلیس انباشته شده بود، از آنجا که نانوذرات سیلیس به صورت نامحلول است و در نتیجه در خاک سیلیس به صورت سیلیکات در دسترس بود [. به همین دلیل، کاهش تجمع فلزات در بخش 3] های خوراکی از گیاهان با سیلیس نسبت به نانوذرات .[3] سیلیس بیشتر بود در مطالعه قبلی نشان داده شد که نانوذرات سیلیس و سیلیس دارای اثرات مشابهی در شکل گیری لیگنین، آنزیم های آنتی .[16] اکسیدانی و جذب سیلیس دارند با این حال، در مقایسه با سیلیس، نانوذرات سیلیس باعث افزایش انتقال سیلیس به ساقه و تنظیم مثبت بیشتر ازسیلیس است. ،PST بیشتر ژن بنابراین هدف از مطالعه حاضر مقایسه اثرات سیلیس و نانوذرات سیلیس بر رشد، به عنوان مثال جوانه زنی، توسعه جوانه ها و سایر پارامترهای رشد

فصلنامه
زیست شناسی
تکوینی سال
3 هشتم، شماره
1395 ، تابستان

55
در گیاهان شنبلیله بود. مواد و روش کار شرایط رشد گیاهی بذر گیاهان شنبلیله در محیط هیدروپونیک کشت شدند. بذرها از شرکت پاکان بذر در ایران تهیه شدند. این آزمایش با استفاده از طرح بلوک های کاملا تصادفی با حداقل پنج تکرار اجر اشد. در این پژوهش Na ) یا Siاز سیلیکات سدیم ( با غلظت 2SiO3 0 های میلی 2/5 و 2 ،1/5 ،1 ،0/5 (شاهد)، مولار بعنوان nano سیلیس و از - بعنوان نانو ذرات سیلیس SiO2 ) با غلظتSiNP( میلی 2/5 و 2 ،1/5 ،1 ،0/5 ،0 های مولار استفاده گردید.اندازه نانوذرات در طیفی حدود نانو 30-20 متر (تحقیقات نانو مواد آمریکا، ایالات 11 متحده آمریکا) بود. گیاهان در ظروف کشت به 3 گروه تقسیم شدند و به مدت روز در محیط 0 هیدروپونیک با محلول غذایی هوگلند و تیمارهای سیلیکات سدیم و نانو ذرات سیلیس باقی ماندند. برای کشت گیاهان در محیط هیدروپونیک، در این روش گیاهان در شرایط کنترل شده داخل اتاق های با کنترل ساعت روشنایی16 تحت شریط نوری 1شرایط اقلیمی µmol m 200 2 ساعت تاریکی با شدت نور8/ - و 2 s-1 و دماهای روز/شب به ٪80میزان رطوبت حدود درجه سانتی19/23ترتیب گراد رشد داده شدند.

روش اندازه گیری و آنالیز سیلیس جذب شده در گیاه روز کشت در 30در این روش گیاهان سالم بعد از محیط هیدروپونیک در گلخانه برداشت شدند و ریشه های گیاهان پس از خارج شدن از محیط هیدروپونیک با آب مقطر شسته شد و آب اضافی

1 Climate chamber 2 Light intensity
توسط دستمال کاغذی گرفته شد. در ادامه کل گیاهان کلی گیاهان بدست آمد. سپس 3 وزن شدند و وزن تر هر گیاه به دو بخش هوایی یا بخش ساقه و بخش ریشه تقسیم شد و وزن تر هر بخش بصورت جداگانه اندازه گیری و ثبت گردید. در ادامه قسمت های وزن شده، خرد گردید و داخل قیف های کاغذی ریخته شد درجه 100و در داخل آون با درجه حرارت سانتی ساعت قرار گرفت. بعد از 24 گراد به مدت هر یک از نمونه 4 ساعت وزن خشک 24گذشت ها بصورت جداگانه اندازه گیری و ثبت گردید. برای گرم 1 حدود 5انجام عملیات هضم در شرایط مرطوب 1بافت خشک شده گیاهی برای هرنمونه که در حدود میلی متر خرد شده اند، مورد نیاز است. این نمونه ها در HNO از 7:3حضور نسبت حجمی مورد 3:HClO4 هضم قرارگرفتند، سپس غلظت سیلیس در توده در قسمت 6خشک های ریشه و ساقه گیاه توسط SpectraA 55B (Varian, اسپکتروسکپی جذب اتمی ) اندازه7 ( در مد کوره Agilent, Australia ‬‬‬ گیری شد.

مشاهده استوانه آوندی مرکزی و اندودرم ریشه مقطع ریشه از ٪20 ها با برش عرضی در فاصله سانتی 4 نوک ریشه، ( سانتی 10 متر از متر طول کل ریشه) آماده شد. پس از آن، مقطع ریشه ها برای مشاهده لیگنین با بربرین آنیلین آبی با استفاده از روش برای مشاهده آناتومی ریشه رنگ Brundrett آمیزی شد. برش های ریشه از طریق فیلترهای با طول موج زیر میکروسکوپ فلورسانس 510 نانومتر و 610 الیمپوس، ژاپن) مشاهده شدند و ،Olympus BX60(
3 Fresh weight (FW) 4 Dry weight (DW) 5 Wet digestion 6 Dry biomass 7 Furnace
تاثیرسیلیس و نانوذرات سیلیس برجوانه زنی بذرها و رشد گیاه شنبلیله /نظرعلیان و همکاران

56 XC30 تصاویر توسط یک دوربین دیجیتال الیمپوس (الیمپوس، ژاپن) ذخیره شدند. ضخامت بافت چوبی شده اندودرم ریشه و مساحت استوانه آوندی مرکزی در ریشه با نرماف زار اندازه Klonk گیری تصویر اندازه گیری شد. ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ آزمون جوانه زنی بذرهای شنبلیله برای مطالعه ویژگی های جوانه زنی مورد استفاده قرار گرفت. دانه های با اندازه یکنواخت ) هیپوکلریت W/V( ٪1.5 برای ضدعفونی سطحی با دقیقه شستشو داده شدند و سپس با 5 سدیم به مدت آب مقطر چهار بار به طور کامل قبل از کاشت شسته شدند. دانه ها درظروف پتری 9 دیش یکبار مصرف سانتی متری در لایه )41 # ای از کاغذ صافی (واتمن قرار داده شدند. بیست دانه در هر پتری دیش قرار داده شد. پتری دیش ها با یازده تیمار مختلف سیلیس تیمار داده شدند. پتری دیش درجه 27 ± 1 ها در یک ژرمیناتور سانتی گراد قرار داده شدند. جوانه زنی بذرها، روزانه تا روز پس از شروع آزمایش ثبت شدند. طول ریشه، 6 روز بعد از کشت 7 و 4 طول محور زیرلپه، پس از اندازه گیری شد. در همان زمان، وزن تر اندازه گیری شد. برای تعیین وزن خشک نهال، نهال هایی که در هر پتری 100 دیش تولید شده بودند درآون در دمای درجه سانتی گراد تا رسیدن به یک وزن ثابت خشک شدند و سپس وزن خشک آنها اندازه گیری شد. شمارش بذرهای جوانه زده به صورت روزانه در ساعات معین از روز انجام گرفت. درصد جوانه زنی از طریق تعداد بذرهای جوانه زده شده در روز آخر (هفتم) در نظر گرفته شد. شاخص بهینه بذر از حاصلضرب درصد جوانه زنی نهائی (درصد جوانه زنی
در روز آخر) در طول گیاهچه بدست آمد. شاخص جوانه زنی بذر از مجموع نسبت تعداد کل بذرهای جوانه زده به تعداد روزهای پس ازکاشت به دست آمد. سرعت جوانه زنی بر اساس فرمول زیر بدست آمد:
Di Ni
Vg   Vg سرعت جوانه زنی بر حسب تعداد بذر در روز: Ni تعداد بذر جوانه زده در هر روز : Di شماره روز :
شاخص های رشد شاخص های طول ریشه چه، وزن تر و خشک کلی در محیط هیدروپونیک، وزن تر دانه، طول و وزن تر گیاهچه، مساحت برگ چهارم کامل رشد کرده با توجه روز کشت اندازه 30 [ در پایان 9] به گیری و محاسبه شدند.

آنالیزهای آماری تجزیه و تحلیل آماری تمام داده های تجربی ارائه شده در این تحقیق بر روی حداقل پنج تکرار محاسبه شده است. سطح معنی داری داده های آماری در توسط آزمون P نتایج غلظت سیلیس در گیاهان با افزایش سیلیس و غلظت نانوذرات سیلیس افزایش یافته است (جدول ). غلظت سیلیس در ریشه 1 های تحت تیمار بیشتر از ساقه ها بود. ظاهر گیاهان شنبلیله در پایان کشت 1.0 و 1.5 متفاوت بود. گیاهان تحت تیمار با
فصلنامه
زیست شناسی
تکوینی سال
3 هشتم، شماره
1395 ، تابستان

57
میلی میلی 1.5 مولار سیلیس و مولار نانوذرات سیلیس بلندتر و برگ ها دارای اندازه های بزرگ تر بودند. گیاهانی که در حضور غلظت های بالاتر سیلیس و نانوذرات سیلیس بودند هیچ تفاوت خاصی در مقایسه با گروه شاهد نشان ندادند.
درصد جوانه زنی جوانه روز در 4 زنی بذرها به طور قابل توجهی پس از

حضور تیمارهای سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس روز تیمار با 7 افزایش یافته است .علاوه بر این پس از اثرات ، تیمارهای سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس سیلیس در افزایش درصد جوانه زنی بذرها در بالاترین غلظت های سیلیس به صورت اثر افزایشی مشاهده شد، در حالی که این اثرات در افزایش درصد جوانه زنی بذرها توسط هر دو تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس .)2 مشابه بود (جدول
روز کشت در حضور مقادیر مختلف سیلیس به صورت 30. غلظت سیلیس در ریشه و اندام هوایی گیاهان شنبلیله در طول ۱جدول حروف مختلف نشان دهنده تفاوت ، 3 سیلیکات سدیم و یا ذرات نانو سیلیس در محیط کشت هیدروپونیک. تعداد تکرار= های معنی دار نسبت به در نظر گرفته شده است.P≤0/0۵گروه شاهد هستند. میزان خطا برابر با تیمار سیلیس میلی مولار غلظت سیلیس، µg gDW-1 ریشه ساقه
نانوذرات سیلیس سیلیکات سدیم سیلیکات سدیم نانوذرات سیلیس
0 20 ± 4a 20 ± 4a 165 ± 49s 165 ± 49s
5/0 52 ± 5a 123 ± 5ab 180 ± 45s 245 ± 67t
1 100 ± 39b 135 ± 15ab 333 ± 38t 434 ± 109u
5/1 235 ± 23b 193 ± 56b 706 ± 271v 486 ± 50u
2 223 ± 25b 395 ± 129d 472 ± 122u 631 ± 130v
5/2 361 ± 27c 424 ± 151d 530 ± 112u 877 ± 54v

. درصد جوانه۲جدول میلی مولار سیلیس به صورت سیلیکات سدیم یا ۲/۵-0 روز پس از تیمار دانه در حضور 7 ،4 زنی در گیاهان شنبلیله حروف مختلف نشان دهنده تفاوت ،۵ذرات نانو سیلیس. تعداد تکرار = های معنی در P≤0/0۵ دار نسبت به گروه شاهد هستند. میزان خطا برابر با نظر گرفته شده است. * درصد میزان افزایش دارای تفاوت معنی دار نسبت به گروه شاهد است. تیمار سیلیس میلی مولار جوانه زنی نانو ذرات سیلیس سیلیکات سدیم
درصد تغییر نسبت به گروه کنترل درصد درصد درصد تغییر نسبت به گروه کنترل
جوانه زنی در روز چهارم 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 51 ± 9.5a 51 ± 9.5a 82 ± 5.8bc 160* 82 ± 5.9bc 161* 88 ± 17.6ab 173 90 ± 4.3bc 176* 83 ± 13.4bc 163* 87 ± 10.7bc 171* 85 ± 4.3bc 163* 78 ± 6.5abc 153 89 ± 4.4bc 175* 97 ± 2.5c 190* جوانه زنی در روز هفتم 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 32 ± 11.9fgh 32 ± 11.9fgh 58 ± 3.3g 71 60 ± 3.2fgh 76 60 ± 8.3gfj 76 53 ± 5.9gh 65 57 ± 7.1gfj 67 59 ± 6.7fgh 79 59 ± 10.6j 79* 58 ± 2.1f 76 71 ± 18.3gfj 115 69 ± 7.1fg 91
تاثیرسیلیس و نانوذرات سیلیس برجوانه زنی بذرها و رشد گیاه شنبلیله /نظرعلیان و همکاران

58 سرعت جوانه زنی، شاخص جوانه زنی و شاخص زنده ماندن سرعت جوانه زنی به طور قابل توجهی با افزایش غلظت سیلیس، به استثنای پایین ترین و بالاترین میلی 2/0،5/5( غلظت سیلیس مولار )که در این غلظت ها سرعت جوانه زنی کاهش قابل توجهی .)در کل اثرات 3 داشت، افزایش یافته است (جدول مشابهی برای هر دو تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس مشاهده شد . شاخص جوانه زنی در غلظت های متوسط سیلیس افزایش یافته است، اما این افزایش بصورت معنی داری .)در کل اثرات مشابهی برای شاخص 3 نیست (جدول جوانه زنی در هر دو تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس مشاهده شد. شاخص زنده ماندن در تیمار سیلیس به طور قابل میلی1/5 و1( توجهی با غلظت متوسط سیلیس مولار ) افزایش یافته است، و مستقل از نوع تیمار (سیلیکات سدیم یا نانوذرات سیلیس)اضاف هشده است.

وزن تر، وزن خشک، نسبت وزن خشک به وزن تر و رابطه وزن بین ریشه و اندام هوایی
30 وزن ریشه و اندام هوایی در گیاهان که به مدت روز در محیط غذایی کشت داده شدند، در حضور غلظت های مختلف سیلیکات و ذرات نانو سیلیس در نشان داده شده است .هیچ تأثیر قابل توجهی 3 جدول )DW( )یا وزن خشک FW( از سیلیس بر وزن تر مشاهده نشد. تیمار سیلیس باعث کاهش وزن خشک ساقه به طور مشابه با هر دو تیمار سیلیکات و ذرات نانو سیلیسمی شود .وزن تر ساقه مقدار بسیار کمی با سیلیکات کاهش می باید و با ذرات نانو سیلیس اصلا کاهشی نشان نمی دهد .در ریشه، وزن خشک به مقدار ناچیز با سیلیکات و ذرات نانو سیلیس کاهش می یابد، 2.5-1.5 در حالی که وزن تر با ذرات نانو سیلیس و با میلی مولار سیلیکات افزایش یافته است .با استثنا بودن ریشه در تیمار غلظت پایین سیلیکات و ذرات نانو نسبت وزن خشک/وزن تر در هر دو قسمت ،سیلیس ریشه و اندام هوایی به میزان اندکی با افزوده شدن سیلیس کاهش می یابد. نسبت وزن خشک/وزن تر در ساقه با تمام غلظت های ذرات نانو سیلیس و با غلظت میلی2.5 و0.5 های مولار سیلیکات، به ترتیبب صورت معنی داری کاهش می .)4 یابد (جدول

.سرعت جوانه 3جدول میلی ۲/۵-0 شاخص جوانه زنی و شاخص زنده ماندن در گیاهان شنبلیله در روز هفتم پس از کشت در حضور ، زنی حروف مختلف نشان دهنده تفاوت ،۵ مولار سیلیس به صورت سیلیکات سدیم یا ذرات نانو سیلیس .تعداد تکرار = های معنی دار نسبت به گروه در نظر گرفته شده است.P≤0/0۵ شاهد هستند. میزان خطا برابر با تیمار سیلیس میلی مولار سرعت جوانه شاخص جوانه زنی زنی (روز) شاخص زنده ماندن
ذرات نانو سیلیس سیلیکات سیلیکات ذرات نانو سیلیس سیلیکات ذرات نانو سیلیس
۰ 8.3 ± 0.6k 8.3 ± 0.6k 12.0 ± 0.8st 12.0 ± 0.8st 280 ± 35v 280 ± 35v ۵/۰ 6.1 ± 0.5m 5.5 ± 0.8m 8.7 ± 0.6tu 7.7 ± 0.7tu 200 ± 30v 269 ± 40v ۱ 8.3 ± 0.8k 6.4 ± 0.7 m 12.2 ± 0.4st 15.6 ± 0.6s 569 ± 83xy 643 ± 131y ۵/۱ 7.4 ± 0.6l 5.2 ± 0.5 m 16.1 ± 0.6s 14.8 ± 0.7s 760 ± 184y 637 ± 119y ۲ 6.0 ± 0.8 m 4.0 ± 0.6 m 15.5 ± 1.2s 9.5 ± 1.0tu 347 ± 77vx 260 ± 64v ۵/۲ 4.9 ± 0.3m 5.6 ± 0.8m 12.1 ± 1.0st 6.5 ± 0.9u 239 ± 51v 134 ± 28v

فصلنامه
زیست شناسی
تکوینی سال
3 هشتم، شماره
1395 ، تابستان

59 ۲/۵-0 روز کشت در محیط غذایی در حضور 30 )در ریشه و اندام هوایی گیاهان شنبلیله پس از FW( )، وزن تر DW .وزن خشک ( 4جدول حروف مختلف نشان دهنده تفاوت ،۱3 میلی مولار سیلیس به صورت سیلیکات سدیم یا ذرات نانو سیلیس .تعداد تکرار= های معنی
دار نسبت به در نظر گرفته شده است. * درصد میزان افزایش دارای تفاوت معنی دار نسبت به گروه شاهد P≤0/0۵ گروه شاهد هستند. میزان خطا برابر با است. تیمار سیلیس میلی مولار ساقه ریشه ها ها
ذرات نانو سیلیس سیلیکات سدیم سیلیکات سدیم ذرات نانو سیلیس
وزن خشک، mg 0 117±31a 117±31a 30±4a 30±4a ۵/0 70±10d 82±9d 20±4a 21±4a ۱ 116±32abc 128±24abc 18±4a 30±10a ۵/۱ 129±20abc 100±19abc 27±3a 16±5a ۲ 155±33ab 133±16bc 30±7a 20±5a ۵/۲ 183±27c 180±20c 16±3a 23±7a وزن تر، mg 0 714±117ab 714±117ab 178±28abc 178±28abc ۵/0 487±73b 514±57b 131±39c 185±49abc ۱ 544±166b 738±88ab 150±57bc 299±66ab ۵/۱ 731±62ab 746±113ab 289±51ab 205±46abc ۲ 925±190a 728±121ab 249±66abc 231±41abc ۵/۲ 947±160b 770±90ab 218±57abc 326±65a

چوبی شدن سلول های آوندچوبی دراندودرم ریشه های جوان اثر سیلیس و ذرات نانو سیلیس درچوبی شدن سلول های آوند چوبی در اندودرم ریشه های جوان مورد بررسی قرار گرفت و آناتومی ریشه تحت تیمار )4 با سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس (جدول روزه مورد 20 متفاوت بود .توسعه اندودرم در شنبلیله مطالعه قرار گرفت .با اضافه شدن میزان بالایی از سیلیس فرآیند چوب .)در 4 شدگی آشکار بود (جدول ریشه کنترل تنها آوند چوبی اولیه و آوند چوبی ثانویه 1.5 ابتدایی چوبی شدند، اما در ریشه تحت تیمار با میلی مولار سیلیکات و ذرات نانو سیلیس سلول های آوند چوبی اندودرم بیش از ریشه گروه شاهد چوبی

شده بودند. ضخامت دیواره سلولی آوند چوبی با افزایش غلظت سیلیس، به طور مشابه با هر دو تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس افزایش یافته است. در برش های ریشه اولیه سیلیکات با میزان اثر کمتری 1/5 نسبت به ذرات نانو سیلیس به خصوص در میلی مولار سیلیس اضافه شده دیده شد، قطر منطقه استوانه آوندی مرکزی در حضور سیلیس و ذرات نانو سیلیس افزایش یافت. با این حال، در گیاهان مسن تر . ) مشاهده نشد 5 تفاوتی بین تیمارها (جدول در ریشه نمونه های کنترل تعداد سلول های با دیواره چوبی شده اندودرم کمتر از زمانی است که میلی1/ 5 تحت تیمار با مولار سیلیکات سدیم و ذرات
تاثیرسیلیس و نانوذرات سیلیس برجوانه زنی بذرها و رشد گیاه شنبلیله /نظرعلیان و همکاران

60 نانو سیلیس بودند وسلول های بافت گزیلم و بخش هایی از اندودرم بیش از ریشه گروه شاهد چوبی
.)1شده بودند (شکل

.ضخامت بخشچوبی شده در اندودرم و مساحت استوانه آوندی مرکزی در برش ۵جدول درصد از مجموع از ۲0 های عرضی ریشه در فاصله میلی مولار سیلیس به صورت سیلیکات سدیم یا ذرات نانو ۲/۵-0 روز در حضور۲0 سانتی متر) در گیاهان شنبلیله کشت در طول 4نوک ریشه ( حروف مختلف نشان دهنده تفاوت ،۱0 سیلیس .تعداد تکرار= های معنی در نظر P≤0/0۵ دار نسبت به گروه شاهد هستند. میزان خطا برابر با گرفته شده است.
تیمار سیلیس، میلی مولار ، مساحت استوانه آوندی مرکزی µm2 ضخامت دیواره سلولی، µm ذرات نانو سیلیس سیلیکات سیلیکات ذرات نانو سیلیس
0 1050 ± 23a 1050 ± 23a 1.62 ± 0.03b 1.62 ± 0.03b ۵/0 1370 ± 34a 1465 ± 21a 2.57 ± 0.36bc 2.99 ± 0.45bc ۱ 1625 ± 23a 2100 ± 46a 2.92 ± 0.06b 3.54 ± 0.18bcd ۵/۱ 2205 ± 28a 2445 ± 41a 3.79 ± 0.54d 5.06 ± 2.42 e ۲ 1980 ± 19a 2065 ± 51a 3.08 ± 0.16bcd 4.23 ± 1.12de ۵/۲ 1555 ± 32a 1125 ± 48a 2.45 ± 0.42bc 3.61 ± 1.34de



)، تیمار سیلیکات A,B. توسعه مساحت استوانه آوندی مرکزی و بخش های چوبی شده در اندودرم در برش عرضی ریشه گیاهان گروه کنترل (1شکل ). پیکان های ضخیم اشاره به مساحت افزایش یافته قسمت چوبی شده در اندودرم و استوانه مرکزی آوندی دارند. D) و ذرات نانو سیلیس (Cسدیم ( میکرومتر است. 200 و 50پیکان های باریک اشاره به قسمت اندودرم در ریشه دارند. میله مقیاس= بحث نتایج این تحقیق نشان می دهد که سیلیس گرفته شده به هر دو صورت سیلیکات سدیم ونانو ذرات )باعث افزایش میزان جذب توسط 1 سیلیس (جدول سیلیس گیاهان می شوند. طبق نتایج آماری بدست آمده از اثر غلظت های )0-2/5 mM مختلف سیلیس و نانو ذرات سیلیس ( می توان این چنین نتیجه گیری نمود که با افزایش غلظت سیلیس به خصوص در غلظت 2 و 1/5 های میلی مولار جوانه زنی بذر و شاخص زنده ماندن در بعد از رشد بذر افزایش یافته 4 حضور سیلیس در روز است. سیلیس نقش حیاتی در رشد گیاه ایفا می کند و باعث تنظیم محتوای جیبرلین درونزا در گیاهان
فصلنامه
زیست شناسی
تکوینی سال
3 هشتم، شماره
1395 ، تابستان

61
می شود .با این حال، اطلاعات کمی در مورد مکانیسمی که از طریق آن سیلیس می تواند فعالیت و سطح هورمون [ ر اتحت تاثیر 4] های گیاهی درگیاهان ) نشان دادند 2010 قرار دهد وجود دارد .لیو همکاران ( که تحت تنش شوری، سیلیس باعث رشد گیاهان می شود که با افزایش اثرات کاهش یافته جیبرلین .[11] درونزا همراه بود مطالعات قبلی نشان داده است که افزایش سیلیس باعث افزایش رشد گیاهان می که نتایج ما ،[23] شود نشان داد که هر دو تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس باعث افزایش غلظت سیلیس و افزایش ضخامت دیواره های سلولی آوند چوبی در ساقه وریشه شنبلیله می گردد که با مطالعات قبلی همسویی دارد. قطر استوانه آوندی مرکزی ریشه در ریشه های جوان و ضخامت بافت چوبی شده اندودرم افزایش و همکاران Lukačová یافته است. با توجه به نتایج ) سیلیس در گیاهان تحت تنش کادمیوم باعث 2013( تغییر آناتومی ریشه و افزایش بافت چوب پنبه ای در [ .همچنین سیلیس قطر ریشه و 13] ریشه گشت محتوای لیگنینی در مراحل اولیه جوانه در کلزا را .[7] افزایش داد طول نهال و وزن تر، طول کل گیاه و سطح برگ افزایش یافته است در حالی که وزن خشک، نسبت وزن خشک به وزن تر ساقه و طول ساقهچه با تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس کاهش یافته است . اثرات تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس مشابه بود اما افزایش در طول بوته ها و ضخامت دیواره سلولی و کاهش نسبت وزن خشک به وزن تر ساقه و طول ساقهچه در تیمار با ذرات نانو سیلیس
نسبت به سیلیکات سدیم کمی برجسته تر بود. در نتیجه، هر دو سیلیکات و ذرات نانو سیلیس به طور کلی دارای اثرات مشابه در رشد گیاه هستند و در نتیجه ذرات نانو سیلیس می تواند به جای سیلیکات سدیم استفاده شود. نتیجه گیری که می توان از این پژوهش به دست آورد این است که هر دو تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس اثرات مشابهی در گیاهان دارند، هر دو در مقادیر به کار گرفته شده، غیرسمی هستند و جذب سیلیس در هر دو تیمار سیلیکات سدیم و ذرات نانو سیلیس مشاهده شده است. بنابراین، هر دو شکل سیلیس می تواند به عنوان کودهای افزودنی در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد.

[1] Adams F (1980) Interactions of phosphorus with other elements in soils and in plants. The role of phosphorus in agriculture. American Society of Agronomy 655-680. [2] Epstein E (2009) Silicon: its manifold roles in plants. Annals of Applied Biology 155:155160.
[3] Greger M, Landberg T (2015) Silicon reduces cadmium and arsenic levels in field-grown crops. Silicon. DOI 10.1007/s12633-015-9338z [4] Hwang SJ, Hamayun M, Kim HY, Na CI, Kim KU, Shin DH, Lee IJ (2007) Effect of nitrogen and silicon nutrition on bioactive gibberellin and growth of rice under field conditions. Journal of Crop Science and Biotechnology 10:281-286.
[5] Imtiaz M, Rizwan MS, Mushtaq MA, Ashraf M, Shahzad SM, Yousaf B, Saeed DA, Rizwan M, Nawaz MA, Mehmood S, Tu S (2016) Silicon occurrence, uptake, transport and mechanisms of heavy metals, minerals and salinity enhanced tolerance in plants with future prospects: A review. J. Environ. Manag 183:521–529. [6] Keller C, Guntzer F, Barboni D, Labreuche J, Meunier JD (2012) Impact of agriculture on the Si biogeochemical cycle: input from phytolith studies. Comptes Rendus Geoscience 344:739746. 62
[7] Kuai J, Sun Y, Guo C, Zhao L, Zuo Q, Wu J, Zhou G (2017) Root-applied silicon in the early bud stage increases the rapeseed yield and optimizes the mechanical harvesting characteristics. Field Crops Research 200:8897.
[8] Kupfer C, Kahnt G (1992) Effects of the application of amorphous silica on transpiration and photosynthesis of soybean plants under varied soil and relative air humidity conditions. Journal of Agronomy and Crop Sciences 168:318-325.

[9] Kvet J, Necas J, Kubín Š (1966) Measurement of leaf area. Methods of Studying Photosynthetic Production of Plants. Academia Praha 315-334.

[10] Lavinsky AO, Detmann KC, Reis JV, Ávila RT, Sanglard ML, Pereira LF, DaMatta FM (2016) Silicon improves rice grain yield and photosynthesis specifically when supplied during the reproductive growth stage. Journal of Plant Physiology 206: 125-132.
[11] Lee SK, Sohn EY, Hamayun M, Yoon JY, Lee IJ (2010). Effect of silicon on growth and salinity stress of soybean plant grown under hydroponic system. Agroforestry systems 80: 333-340.
[12] Lin D, Xing B (2007) Phytotoxicity of nanoparticles: inhibition of seed germination and root growth. Environmental Pollution 150: 243-250.
[13] Lukačová Z, Švubová R, Kohanová J, Lux A (2013) Silicon mitigates the Cd toxicity in maize in relation to cadmium translocation, cell distribution, antioxidant enzymes stimulation and enhanced endodermal apoplasmic barrier development. Plant Growth Regulation 70:89103.
[14] Ma CC, Li QF, Gao YB, Xin TR (2004) Effects of silicon application on drought resistance of
cucumber plants, Soil Science and Plant Nutrition 50:623-632.

[15] Mozaffarian V. 1997. A dictionary of Iranian plant names. Iranian Contemporary Culture Press, Tehran 756-757.

[16] Nazaralian S, Majd A, Irian S, Najafi F, Ghahramaninejad F, Landberg T, Greger M (2017) Comparison of silicon nanoparticles and silicate treatments in fenugreek. Plant Physiology and Biochemistry http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.03.009

[17] Ouzir M, El Bairi K, Amzazi S (2016) Toxicological properties of fenugreek (Trigonella foenum graecum). Food and Chemical Toxicology 96:145-154.

[18] Savant NK, Korndörfer GH, Datnoff LE, Snyder GH (1999) Silicon nutrition and sugarcane production: a review. Journal of Plant Nutrition 22:1853-1903.
[19] Shi Y, Zhang Y, Yao H, Wu J, Sun H, Gong H (2014) Silicon improves seed germination and alleviates oxidative stress of bud seedlings in tomato under water deficit stress. Plant Physiology and Biochemistry 78:27-36.
[20] Siddiqui MH, Al-Whaibi MH (2014) Role of nano-SiO 2 in germination of tomato (Lycopersicum esculentum seeds Mill.). Saudi journal of biological sciences 21:13-17. [21] Sitharaman B ed (2016) Nanobiomaterials handbook. CRC Press. [22] Vaculík M, Lux A, Luxová M, Tanimoto E, Lichtscheidl I (2009) Silicon mitigates cadmium inhibitory effects in young maize plants. Environmental and Experimental Botany 67:52-58.
[23] Zhu Y, Gong H (2014) Beneficial effects of silicon on salt and drought tolerance in plants.Agronomy for sustainable development. 34: 455-472.