فهرست مطالب
فصل اول
1-1 مقدمه 2
1-1 تعریف تکنولوژی نانو 2
1-1-1 تاریخچه نانو تکنولوژی 2
1-1-2 کاربرد تکنولوژی نانو در تولید کودهای کشاورزی 2
1-1-3 فواید و معایب نانو تکنولوژی 3
اهمیت گیاه توتون 3
1-2-1تاریخچه توتون 4
1-2-2 مناطق تولید توتون در جهان 4
1-2-3 مناطق مستعد کشت توتون در ایران 5
مشخصات گیاهشناسی توتون 5
نیازهای اقلیمی 6
1-3 نقش پتاسیم در گیاه 6
1-3-1 کمبود پتاسیم در گیاه 7
1-4 تنشهای گیاهی 7
تعریف تنش 8
1-4-1-1 تنش آب 8
1-5 تاثیر تنش خشکی بر میزان جذب پتاسیم در گیاه 11
1-6 اثرات فیزیولوژیکی تنش خشکی در گیاهان 11
1-7 پاسخ روزنه به تنش خشکی 12
1-7-1 نقش پتاسیم در پاسخ روزنه 13
1-8 اثرات تنش خشکی بر فتوسنتز 13
1-8-1 نقش پتاسیم در فتوسنتز 13
1-9 روشهای مقابله گیاه با تنش 13
1-10 کلروفیلها 14
1-10-1 طیف جذبی کلروفیلها 14
1-11 کاروتنوئیدها 15
1-12 ترکیبات فنلی 16
1-13 پرولین 17
1-14 مرور منابع 18
1-14-1 تاثیر تنش خشکی بر محتوای پرولین 18
1-14-2 تاثیر تنش خشکی بر محتوای پروتئین 19
1-14-3 تاثیر تنش خشکی بر محتوای رنگیزههای فتوسنتزی 19
1-14-4 بررسی اثر تنش خشکی بر محتوای MDA 20
1-14-5 بررسی اثر تنش خشکی بر محتوای فنول تام 20
1-14-6 بررسی اثر تنش خشکی بر محتوای پتاسیم برگ 21
1-14-7 نحوه عملکرد نانو مواد در تنش خشکی 21
1-15 اهداف پژوهش 23
فصل دوم
2- مواد و روشها 24
2-1- تجهیزات و مواد شیمیایی 25
2-1-1 مواد شیمیایی 25
2-1-2 تجهیزات 25
2-1-3 ابزار و لوازم مصرفی 26
2-2 مشخصات نمونه گیاهی 26
آماده سازی اتاق کشت 26
2-4 آبیاری 27
2-5 آمادهسازی گلدانها 27
2-5-1 تهیهی محلول هوگلند 27
اعمال تنش خشکی 30
تیماردهی 30
نمونهبرداری 30
2-9 سنجش پرولین 30
2-10 سنجش پروتئین کل به روش برادفورد 31
2-10-1 تهیة معرف برادفورد 31
2-10-2 ترسیم منحنی استاندارد 32
2-11 سنجش کلروفیل و کاروتنوئید 32
2-12 اندازهگیری مالون دی آلدهید 33
2-13 استخراج آنتی اکسیدانهای غیرآنزیمی 33
2-13-1 سنجش آنتی اکسیدانهای غیرآنزیمی 34
2-13-1-1 سنجش فنل تام 34
2-13-1-2 رسم منحنی استاندارد گالیک اسید 34
2-14 اندازه گیری پتاسیم به روش نشر شعله (AES) 35
2-14-1 تهیه عصاره گیاه به روش سوزاندن خشک و ترکیب باHCL 35
2-14-2 تهیه محلول ها 36
2-14-3 روش کار 36
2-15 تجزیه آماری 37
فصل سوم
3- نتایج 38
3-1 اندازهگیری مقادیر پرولین 39
3-1-1 نتایج حاصل از سنجش پرولین در چین اول 39
3-1-2 نتایج حاصل از سنجش پرولین در چین دوم 40
3-1-3 نتایج حاصل از سنجش پرولین در چین سوم 40
3-2 اندازهگیری مقادیر پروتئین 42
3-2-1 نتایج حاصل از سنجش پروتئین در چین اول 42
3-2-2 نتایج حاصل از سنجش پروتئین در چین دوم 43
3-2-3 نتایج حاصل از سنجش پروتئین در چین سوم 44
3-3 رنگیزههای فتوسنتزی 46
3-3-1 کلروفیل a 46
3-3-1-1 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل a در چین اول 46
3-3-1-2 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل a در چین دوم 47
3-3-1-3 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل a در چین سوم 48
3-3-2 کلروفیل b 49
3-3-2-1 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل b در چین اول 49
3-3-2-2 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل b در چین دوم 50
3-3-2-3 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل b در چین سوم 51
3-3-3 کلروفیل کل 53
3-3-3-1 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل کل در چین اول 53
3-3-3-2 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل کل در چین دوم 53
3-3-3-3 نتایج حاصل از سنجش کلروفیل کل در چین سوم 54
3-3-4 کاروتنوئید 55
3-3-4-1 نتایج حاصل از سنجش کاروتنوئید در چین اول 55
3-3-4-2 نتایج حاصل از سنجش کاروتنوئید در چین دوم 56
3-3-4-3 نتایج حاصل از سنجش کاروتنوئید در چین سوم 57
3-4 اندازهگیری پراکسیداسیون لیپیدی 58
3-4-1 نتایج حاصل از سنجش پراکسیداسیون لیپیدی در چین اول 58
3-4-2 نتایج حاصل از سنجش پراکسیداسیون لیپیدی در چین دوم 59
3-4-3 نتایج حاصل از سنجش پراکسیداسیون لیپیدی در چین سوم 60
3-5 اندازه گیری غلظت فنل 62
3-5-1 نتایج حاصل از اندازهگیری فنل تام در چین اول 62
3-5-2 نتایج حاصل از اندازهگیری فنل تام در چین دوم 63
3-5-3 نتایج حاصل از اندازهگیری فنل تام در چین سوم 64
3-6 اندازهگیری مقادیر پتاسیم برگ 65
3-6-1 نتایج حاصل از مقادیر پتاسیم برگ با استفاده از روش نشر شعله در چین اول 65
3-6-2 نتایج حاصل از مقادیر پتاسیم برگ با استفاده از روش نشر شعله در چین دوم 66
3-6-3 نتایج حاصل از مقادیر پتاسیم برگ با استفاده از روش نشر شعله در چین سوم 67
فصل چهارم
4- بحث و نتیجهگیری 69
4-1 اثرات تنش خشکی بر اندازهگیری پرولین 70
4-2 اثرات تنش خشکی بر اندازهگیری پروتئین 71
4-3 اثرات تنش خشکی بر اندازهگیری رنگیزههای فتوسنتزی 71
4-4 تاثیر تنش بر پراکسیداسیون لیپیدی 72
4-5 تاثیر تنش بر فنول تام 74
4-6 تاثیر تنش بر مقدار پتاسیم برگ 74
4-7 نتیجهگیری 75
4-8 پیشنهادات 76
منابع 77
فهرست اشکال
2-1 نمایی از اتاقک کشت 26
شکل 2-2 رشد گیاه در اتاق کشت 30
شکل 3-1 تغییرات مقادیر پرولین در چین اول 39
شکل 3-2 تغییرات مقادیر پرولین در چین دوم 40
شکل 3-3 تغییرات مقادیر پرولین در چین سوم 40
شکل 3-4 میانگین تغییرات مقادیر پرولین در چین اول، دوم و سوم 42
شکل 3-5 تغییرات مقادیر پروتئین در چین اول 43
شکل 3-6 تغییرات مقادیر پروتئین در چین دوم 44
شکل 3-7 تغییرات مقادیر پروتئین در چین سوم 45
شکل 3-8 میانگین تغییرات مقادیر پروتئین در چین اول، دوم و سوم 46
شکل 3-9 تغییرات مقادیر کلروفیل a در چین اول 47
شکل 3-10 تغییرات مقادیر کلروفیل a در چین دوم 47
شکل 3-11 تغییرات مقادیر کلروفیل a در چین سوم 48
شکل 3-12میانگین تغییرات مقادیر کلروفیل a در چین اول، دوم و سوم 49
شکل 3-13 تغییرات مقادیر کلروفیل b در چین اول 50
شکل 3-14 تغییرات مقادیر کلروفیل b در چین دوم 51
شکل 3-15 تغییرات مقادیر کلروفیل b در چین سوم 52
شکل 3-16 میانگین تغییرات مقادیر کلروفیل b در چین اول، دوم و سوم 52
شکل 3-17 تغییرات مقادیر کلروفیل کل در چین اول 53
شکل 3-18 تغییرات مقادیر کلروفیل کل در چین دوم 54
شکل 3-19 تغییرات مقادیر کلروفیل کل در چین سوم 54
شکل 3-20 میانگین تغییرات مقادیر کلروفیل کل در چین اول، دوم و سوم 55
شکل 3-21 تغییرات مقادیر کاروتنوئید در چین اول 56
شکل 3-22 تغییرات مقادیر کاروتنوئید در چین دوم 56
شکل 3-23 تغییرات مقادیر کاروتنوئید در چین سوم 57
شکل 3-24 میانگین تغییرات مقادیر کاروتنوئید در چین اول، دوم و سوم 58
شکل 3-25 تغییرات مقادیر مالون دی آلدهید در چین اول 59
شکل 3-26 تغییرات مقادیر مالون دی آلدهید در چین دوم 60
شکل 3-27 تغییرات مقادیر مالون دی آلدهید در چین سوم 61
شکل 3-28 میانگین تغییرات مقادیر مالون دی آلدهید در چین اول، دوم و سوم 62
شکل 3-29 تغییرات مقادیر فنل تام در چین اول 63
شکل 3-30 تغییرات مقادیر فنل تام در چین دوم 63
شکل 3-31 تغییرات مقادیر فنل تام در چین سوم 64
شکل 3-32 میانگین تغییرات مقادیر فنل تام در چین اول، دوم و سوم 65
شکل 3-33 تغییرات مقادیر پتاسیم در چین اول 66
شکل 3-34 تغییرات مقادیر پتاسیم در چین دوم 66
شکل 3-35 تغییرات مقادیر پتاسیم در چین سوم 67
شکل 3-36 میانگین تغییرات مقادیر پتاسیم در چین اول، دوم و سوم 68
فهرست جداول
2-1 (الف) غلظت عناصر غذایی پرمصرف در محلول هوگلند 27
2-1 (ب) غلظت عناصر غذایی کم مصرف در محلول هوگلند 28
2-2 (الف) حجم محلول استوک عناصر غذایی پرمصرف در محلول هوگلند 28
2-2 (ب) حجم محلول استوک عناصر غذایی کم مصرف در محلول هوگلند 29
2-4 غلظت گالیک اسید 34
چکیده
بررسی تاثیر محلولپاشی نانوکلات پتاسیم بر خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی برگ توتون رقم کوکر 347
سمرقند واله
فناوری
نانو بهعنوان علم کار کردن با کوچکترین ذرات، فناوری نوینی است که طی
دهههای اخیر سبب بهبود سیستمهای کشاورزی شده است. استفاده از کودهای
نانوکلاته بهجای کودهای مرسوم باعث میشود عناصر غذایی کود بهتدریج و بهصورت
کنترل شده در تمام طول فصل رشد گیاه در خاک آزاد شوند. فرآوردههای نانو
شامل مخلوطی از ذرههایی با ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر هستند در نتیجه با
کاهش نسبت سطح به حجم میتوانند خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد اولیه خود را
تغییر دهند و عملکرد سریعتری نسبت به فرآوردههای غیر نانو داشته باشند.
تنش خشکی یکی از تنشهایی است که کاهش عملکرد را در مزارع توتون موجب میشود.
کودهای پتاسیمدار نقش مهمی در ارتقای کیفیت توتون دارند. با توجه به
نقشهای مهمی که عنصر پتاسیم در گیاهان بر عهده دارد، در شرایط تنش خشکی
میزان بالای این عنصر در گیاه اثرات منفی ناشی از تنش را کاهش میدهد. در
این تحقیق تنش خشکی توسط پلی اتیلن گلیکول با غلظت 20% اعمال شد. 48 ساعت
پس از اعمال تنش، تیمار توسط نانو کلات پتاسیم در سه غلظت، طی 9 روز انجام
گرفت و تغییرات مقدار پرولین، پروتئین کل، رنگیزههای فتوسنتزی، مالون دی
آلدهید، فنول و محتوای داخلی پتاسیم برگ اندازهگیری و نتایج از طریق
نرمافزار آماری SPSS محاسبه و گزارش شد. نتایج بهدست آمده نشان داد که
افزایش دوره تیماردهی توسط نانو کلات پتاسیم و استفاده از غلظتهای بالاتر
آن موجب بهبود اثرات مخرب ناشی از تنش خشکی در برخی از پارامترهای
اندازهگیری شده در برگ گیاه توتون شد. استفاده از نانو کلات پتاسیم مقادیر
پرولین، مالون دی آلدهید و فنول که از نشانههای وجود تنش خشکی هستند را
کاهش داد. همچنین باعث افزایش سنتز پروتئین، کاروتنوئیدها و کلروفیلها شد،
بهجز در کلروفیل a که شروع تیماردهی با نانو کلات پتاسیم باعث کاهش مقدار
آن در چین اول شد که احتمالا بهدلیل کوتاه بودن زمان تیماردهی در چین اول،
گیاه فرصت کافی برای جبران کاهش کلروفیل را نداشته است.
کلمات کلیدی: پلی اتیلن گلایکول ، نانو کلات پتاسیم، پرولین، پروتئین کل، رنگیزههای فتوسنتزی، مالون دی آلدهید، فنول پتاسیم.
Abstract
Effect of Patassium Nano Chelates on Physiological and Morphological Properties of COKER Cultivar 347 Tobacco Leaves
Samarqand valeh
Nanotechnology, which deals with matters at extremely small scales, is a
new technology that has led to improvements in agriculture and farming
over the last few decades. The use of nano-chelates, in lieu of
conventional fertilizers, results in the controlled and gradual release
of the nutrients throughout the growth seasons. Nano-products consist of
mixtures of particles with diameters between 1 to 100 nonometers. The
resulting smaller particles for a given volume of a compound give a
higher total surface area to volume ratio, increasing the rates of the
physico-chemical interactions with the environment of the original
compound, as compared with the non-nano analogue. Drought stress is one
of the stresses that lead to reduced tobacco farming yields. lower
levels of potassium, which is one of the most important elements in
tobacco growth and yield production, may be regarded as an indicator of
drought stress. Therefore, in such conditions, potassium fertilizers
would play an important role in the promotion of tobacco quality and
yield. High levels of potassium in plants exposed to drought stress
reduce its damaging effects. In this study, we subjected
hydroponically-grown tobacco plants to a drought stress using 20%
polyethylene glycol 6000, after 48 hours the plants were treated with
three concentrations of potassium nano-chelate over 9 days. Variations
in the values of phenol, potassium and total protein contents were
determined. The data were analyzed using the statistical software of
SPSS, The results showed that higher concentrations and longer
treatments with nano-chelates of potassium decrease drought-induced
deleterious effects on tobacco leaves. Measurement of drought stress
indicators revealed lower amounts of proline, malondialdehyde and
phenol, That their concentrations are generally elevated in
drought-stressed plants. Further biochemical analyses revealed increased
protein, carotenoid and chlorophyll content, except for chlorophyll at
the first harvesting in plants treated with nano-chelate of potassium.
The reduction of chlorophyll a may be due to the sufficient time of the
plants exposed to potassium nano chelate treatment.
Keywods:
Polyethylene glycol, Potassium nano-chelate, Prolin, Total protein,
Photosynthetic pigments, Malondialdehyde, Phenol, potassium.
فصل اول
مقدمه و مرور منابع
1- مقدمه
1-1 تعریف تکنولوژی نانو
انجمن
رویال انگلستان، فناوری نانو را تحت عنوان طراحی، توصیف، تولید و کاربرد
ساختارها، وسایل و سیستمهایی که دارای شکل و اندازه در مقیاس نانو (1 تا
100 نانومتر) هستند، تعریف نموده است. در چنین مقیاسی قوانین طبیعی حاکم بر
پدیدههای فیزیکی و شیمیایی صدق نمی کند (Chinnamuthu, 2009).
1-1-1 تاریخچه نانو تکنولوژی
نانو
یک کلمه یونانی به معنای کوتوله یا به معنای چیزی کوچکتر از اندازه معمولی
گرفته شده است. در حدود سال 1950 میلادی فیزیکدان معروف آمریکایی، پروفسور
ریچارد فاینمن پیشنهاد ساخت یک موتور الکتریکی با ابعاد کمتر از 64/1 اینج
را داد و برای کسی که اولین بار موفق به ساخت آن شود، جایزه 1000 دلاری
تعیین نمود. سرانجام ویلیام مک لیلان با زحمت فراوان توانست بوسیله یک
انبرک دستی و یک میکروسکپ این کار را به انجام برساند. در واقع هدف فاینمن
از این کار ایجاد انگیزه در موسسات آموزشی و تحقیقاتی بود تا توجه آنها را
به دنیای میکروها و نانوها جلب کند.
فاینمن برای اولین بار و بطور جدی
این بحث را در سال 1960 و در انجمن تکنولوژی کالیفرنیا (Caltech) طی یک
سخنرانی با عنوان “آن پایین فضای بسیاری هست” مطرح کرد. در طی این سخنرانی
فاینمن طریقه نگارش 24 جلد دایره المعارف Britanica را به صورت تئوری بر
نوک یک سوزن توضیح داد و بدین ترتیب شاخه جدیدی از دانش پا به عرصه ظهور
گذاشت ( Nowack, 2007).
1-1-2 کاربرد تکنولوژی نانو در تولید کودهای کشاورزی
تکنولوژی
نانو با کوچک کردن ذرات تا اندازه یک میلیاردم متر، منجر به افزایش نسبت
سطح به حجم شده و این ویژگی باعث بروز خواص فیزیکی منحصر به فرد و
تاثیرگذاری بیشتر این مواد میشود.
نانوکودها، به دلیل رهاسازی تدریجی و
آرام عناصر غذایی خود، بهترین جایگزین برای کودهای محلول مرسوم هستند. با
بهرهگیری از نانوکودها، عناصر غذایی به آرامی و با سرعت مناسب در تمام طول
فصل رشد گیاه آزاد میشوند و بنابراین به دلیل کاهش شدید آبشویی عناصر،
گیاهان قادر به جذب بیشترین مقدار مواد غذایی خواهند بود (Chinnamuthu,
2009).
تحقیقات نشان داد که استفاده از کودهای تهیه شده با فناوری نانو،
در مقایسه با کودهای غیرنانو میتواند تاثیرات قابل توجهی بر ویژگیهای
فیزیولوژیکی گیاهان داشته باشد.
1-1-3 فواید و معایب نانو تکنولوژی
فناوری
نانو پیشرفتهای گستردهای در علم کشاورزی داشته است، از قبیل تولید و
فناوری تبدیل ضایعات کشاورزی به انرژی و سایر محصولات جانبی مفید از طریق
پردازش نانو زیستی آنزیمی و پیشگیری و درمان بیماریهای گیاهی و غیره
(Carmen, 2003). فناوری نانو قادر به تولید نانو حسگرهایی است که در
کوچکترین سطوح قادر به تشخیص پاتوژن هستند. همچنین فناوری نانو دارای راه
حل برای تجزیه مداوم مواد شیمیایی به اجزای بیضرر و گاهی اوقات مفید است
(Baruah and Dutta, et al., 2009).
استفاده از نانو مواد تولید شده، نه
تنها بهدلیل خواص منحصر به فردشان دارای مزایایی هستند، بلکه معایب آنها به
خاطر استفاده از انرژی زیاد و حجم CO2 تولید شده ناشی از سوختهای دیزلی،
گداختن فلزات و حرارت دادن پلیمرهای ساخته شده با فناوری نانو میباشد. از
این رو مهم است به منظور افزایش عملکرد اقتصادی و کاهش اثرات زیست محیطی
نانو مواد، مزیتهای این تکنولوژی نو پا تقویت شده و در عین حال با معایب
آنها مقابله شود (Gao, 2013).
اینگل و همکاران در سال 2008 نشان دادند
که در صورتیکه نانو مواد استنشاق شوند در مجاری تنفسی و ریهها رسوب میکنند
(Ingle, et al., 2008). در تحقیقی مشابه اثر مخرب نانو ذرات نقره بر التهاب
ریه تایید شد (Asharani, et al. 2009).
