تاثیر خاصیت ضد میکروبی نانو ذرات نقره بر قدرت جوانه زنی و رویش بذور کلزا

مقدمه

استفاده از فناوریهای نوین به خصوص فناوری نانو در راستای افزایش امنیت غذایی بعنوان یکی از راهکارهای مدیریتی مطرح می‌باشد.  در این میان نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند، توانایی ایجاد تحول در سیستم کشاورزی و صنایع غذایی را دارد(کلانتری، ب، 1386). نمونه‌هایی از کاربردها و پتانسیل‌های بالقوه نانوتکنولوژی در کشاورزی و صنایع غذایی، شامل امنیت زیستی و تضمین سلامتی محصولات کشاورزی و غذایی و تولید مواد جدید مورد استفاده برای شناسایی عوامل بیماریزا و حمایت از محیط زیست می‌باشد به عبارتی نانوتکنولوژی منجر به دوام‌پذیری منابع کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک می‌شود (Hall, 2002). با معرفی فناوری نانو و ورود آن به دنیای کشاورزی و صنایع غذایی کشورهای زیادی در ارتباط با این مسئله شروع به سرمایه گذاری کلان نموده اند فناوری نانو در زمینه های مختلف کشاورزی و صنایع غذایی نظیر تشخیص سریع بیماری های گیاهی ،وجود باقی مانده سموم و محصولات کشاورزی و زدودن آن ها،انتقال هوشمند دارو، سموم و عناصر غذایی در دام ،تشخیص سریع بیماری های گیاهی ،وجود باقی مانده سموم در گیاهان و دام و افزایش میزان تولید محصول از طریق تولید گیاهان و جانوران ،افزایش دوام انبارداری محصولات کشاورزی و پرایمینگ بذر می تواند نقش موثری ایفا کند(سایت فناوری نانو،1386)و باتوجه به اینکه سالانه بخش زیادی (40-30 درصد) از محصولات کشاورزی کشور به دلیل بسته بندی و نگهداری نادرست از دست می رود بنابراین با بهره گیری از فناوری نانو می توان میزان ضایعات را کاهش داد(سایت فناوری نانو ،1386).

  در دو دهه اخیر، پیشرفتهای تکنولوژی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، پیش می‌رود استفاده از فناوری‌نانو در صنعت کشاورزی آینده روشنی در شکل‌گیری فرآیندهای کشاورزی و افزایش دقت در این کار، ترسیم نموده است(بانک مقالات دانش، 1386). متخصصان نانو می‌‌کوشند با کار بر روی چگونگی حرکت اتم‌‌ها و نوع قرار گرفتن آنها در کنار یکدیگر و نیز با تغییرات خاص به ترکیبات مقاوم‌تری از مواد دست یابند و کیفیت مواد تولیدی را بهبود بخشیده و درنهایت تولید مواد مختلف را اقتصادی‌تر کنند ، با دستیابی به این دانش، غنی‌سازی گندم با ذرات آهن به عنوان پایه اصلی غذایی در کشور که از اهداف مهم بخش سلامت و تغذیه محسوب می‌شود، امکانپذیر شده است(مولوی،1385). این فناوری همچنین امکان گندزدایی و تصفیه آبها و فاضلابهای کشاورزی و کاهش بیماریهای دام و طیور توسط نانوپودر دی اکسید تیتانیوم و نیز اصلاح نژاد گیاهان و دام، دستیابی به رهایش هوشمند عوامل بیولوژیکی و تلفیق نانوفناوری با بیوتکنولوژی با تولید نانو ذرات طلا را فراهم کرده است (بدون نام ،1386).

بحث خاصیت ضد میکروبی نقره موضوع جدیدی نیست بلکه این خاصیت از دیربـاز شنـاخته شده بـوده و به کـار می رفتـه است برای مثــال در جنگهـا جهت ترمیم زخمهـای سربازان روی زخم سکه ای از جنس نقره قرار می دادند و سپس محل زخـم را می بستند و یا برای نگهـداری مـواد غذایی از ظروف نقره ای استفـاده می شده است، و علت شیوع نیافتن بیماریهای مسری در مناطق اعیان نشین را به ظروف نقره نسبت می دهند. دانشمندان مکانیسم های متفاوتی را برای تبیین اثرگـذاری نقره بر میکروبهـا یافته اند. به دلـیـل همین تعدد مکانیسم ها است که میکروبها نمی توانندنسبت به نقره سازگار شوند و یا مقاومت پیدا کنند.امروزه به مدد فناوری نانو ساخت ذرات نقره در ابعاد نانو میسر گشته است ذرات نانو نقره این امکان را فراهم می کنند که با کمترین غلظت خاصیت ضد میکروبی بسیار قوی را از فلز نقره بدست آورد.لی و همکاران (1998) گزارش دادند که سرعت جوانه زنی و سرعت ظهور بذور پرایم شده با نقره در زمان کمتری از بذور غیر پرایمی صورت می گیرد.دیو و تونگ (2002) نیز گزارش کردند که وقتی بذور برنج در خاک خشک (نزدیک به نقطه پ‍ژمردگی) قرار می گیرند،پرایمینگ با محلول kcl (14%) و محلول CAHPO4 تعداد پنجه های گیاه را افزایش داده و میزان دانه های آن نیز افزایش می یابد.ساها (1990) گزارش داد که ماتریکس پرایمینگ باعث افزایش فعالیت آمیلاز و دهیدروژناز بذور سویا شد.همچنین جوانه زنی سریعتر بذور پنبه و ذرت تحت شرایط پرایمی توسط مورانگیو (2003) گزارش شده است.

دانشمندان آمریکایی از نانوتکنولوژِی برای ایجاد منفذ در دیواره سلولهای گیاهی استفاده کرده اند تا به این طریق یک ژن و یک ماده شیمیایی را برای تحریک دقیق بیان ژن منتقل سازند (بدون نام، 1386).نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم،تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم ها اثر دارد،تاکنون بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین برده است.(سایت فناوری نانو).در این مقاله سعی شده است که تاثیر نانو ذرات نقره بر ابعاد مختلف جوانه زنی بذور کلزا مورد بررسی قرار گیرد ، و در نتیجه بهترین تاثیر آن مورد بررسی قرار گیرد ،با امید به اینکه در آینده این روشها تحولی نوین  در کشاورزی و بهبود  رویش در محصولات کشاورزی ایجاد کنند.

مواد و روشها

به منظور بررسی تاثیرفرایند ضد میکروبی  نانو ذرات نقره و پرایمینگ بر قدرت رویش بذرکلزا رقم شیرالی یک آزمایش کاملا تصادفی در چهار تکرار با 6 تیمار شاهد (رقم شیرالی=SH)،S0 (تمیز شده در اتانول بدون نانو ذرات نقره)،S1 (پوشش داده شده با نانو ذرات نقره با اندازه متوسط 30 نانو متر)، S5 (غلظت نانو ذرات نقره 5 برابر s1 است)، S10 (غلظت نانو ذرات نقره 10برابر s1 است)،S50  (غلظت نانو ذرات نقره   50 برابر s1 است)، در آزمایشگاه تکنولوژی بذر دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین انجام شد،بذور کلزا از موسسه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی اهواز تهیه شده و با همکاری گروه فیزیک دانشگاه شهید چمران با نانو ذرات نقره پوشش داده شدند،تیمارها درظروف پتری بر روی کاغذ صافی در ابعاد 25 در 30 سانتی متر در 4 تکرار( در هر تکرار 25 عدد بذر) کشت داده شد و به محیط کشت آنها آب مقطر اضافه شد و سپس نمونه ها در دستگاه ژرمیناتور در دمای 20 درجه سانتی گراد قرار داده شدند.شمارش بذور جوانه زده از روز دوم شروع و تا روز 12 ادامه داشت و سپس پارامترهای  درصد جوانه زنی،سرعت جوانه زنی،میانگین طول ریشه چه وزن خشک لپه، میانگین طول ساقه چه،وزن خشک ریشه چه، وزن خشک ساقه چه، وزن خشک گیاهچه،شتاب جوانه زنی بذور کلزا اندازه گیری شد.

برای محاسبه پارامترهای مورد نظر از فرمول‌های ذیل استفاده گردید (قرینه و همکاران 1382):

1-100 * (تعداد کل بذرهای آزمایش شده / تعداد بذرهای جوانه‌زده)=  درصد جوانه‌زنی

2-  (8/تعداد بذور جوانه‌زده روز هشتم) +...+ (2/تعداد بذور جوانه‌زده روز دوم)= سرعت جوانه‌زنی

3-    n ∑ / (nt) ∑=  میانگین زمان جوانه‌زنی

t= روزهای پس از کاشت

n= تعداد بذور جوانه زده در هر روز

بعد از متوقف شدن جوانه زنی برای اندازه گیری طول ریشه چه و ساقه چه از هرتکرار 10 نمونه به طور تصادفی انتخاب شده،و با خط کش طول ریشه چه و ساقه چه اندازه گیری شد. برای به دست آوردن وزن خشک،نمونه های ریشه چه و ساقه چه و لپه  به صورت جداگانه در پاکت مخصوص قرار داده و سپس در آون در دمای 72 درجه به مدت 48 ساعت قرار گرفت سپس وزن خشک نمونه ها با ترازوتعیین گردید. داده های حاصل از آزمایش با استفاده از نرم افزار آماری SAS  وEXEL مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

نتایج و بحث

درصد جوانه زنی

 نتایج حاصل از تجزیه واریانس  نشان داد که بین شاهد با تیمارهای S0 ,S1, S10،  S5 تفاوت معنی داری وجود ندارد.ولی بین شاهد و تیمارS50 تفاوت معنی دار وجود دارد(جدول شماره 2).

نتایج حاصل ازمقایسه میانگین ها نشان داد که تیمارS5  بالاترین درصد جوانه زنی  (91%)و تیمارS50  پایینترین درصد  جوانه زنی(46%) را داشت،نتایج نشان می دهد که اضافه کردن نقره تا حد معینی موثر بوده و در سطوح بالاتر اثر منفی بر درصد جوانه زنی دارد.

طول ریشه چه

نتایج حاصل از تجزیه واریانس  نشان داد که بین شاهد با تیمارهای S0 ,S1, S10،  S5 تفاوت معنی داری وجود ندارد.ولی بین شاهد و تیمارS50 تفاوت معنی دار داشته است.نتایج حاصل ازاین تجزیه واریانس  نشان داد که تیمارS1  بالاترین(cm33/9) طول ریشه چه و تیمارS50  پایینترین طول ریشه چه(05/4)را داشت.

طول ساقه چه

نتایج حاصل از تجزیه واریانس  نشان داد که بین شاهد با تیمارهای S0 ,S1, S10،  S5 تفاوت معنی داری وجود ندارد.ولی بین شاهد و تیمارS50 تفاوت معنی دار وجود دارد.نتایج حاصل ازاین تجزیه واریانس  نشان داد که تیمارS1  بالاترین )19/ 8(طول ساقه چه و تیمارS50  پایینترین طول ساقه چه (81/ 2)را داشت.

سرعت جوانه زنی

نتایج حاصل از تجزیه واریانس  نشان داد که بین شاهد با تیمارهای S0 ,S1, S10،  S5 تفاوت معنی داری وجود ندارد.ولی بین شاهد و تیمارS50 تفاوت معنی دار وجود دارد.نتایج حاصل ازاین تجزیه واریانس  نشان داد که تیمارS0  بالاترین )82/ 40 (و تیمارS50  پایینترین (53/ 8) سرعت جوانه زنی را داشت.

میانگین زمان جوانه زنی:

نتایج حاصل از تجزیه واریانس  نشان داد که بین شاهد با تیماره10 ,S 0,S1, S5   S تفاوت معنی داری وجود ندارد.ولی بین شاهد و تیمارS50 تفاوت معنی دار وجود دارد.نتایج حاصل ازاین تجزیه واریانس  نشان داد که تیمار50 S بالاترین )60/ 7 (و تیمار0 S  پایینترین (04/ 6)میانگین زمان جوانه زنی را داشت.در این حالت دیده شده که اضافه کردن 1500 نانومتر نقره تاثیر مثبتی بر روی میانگین زمان جوانه زنی دارد.