برخي تغييرات فيزيولوژيكي و مولكولي القاشده به وسيله نانوذرات تيتانيوم دي اكسيد (TiO2) تحت تنش سرما در نخود زراعي

Some physiological and molecular changes induced by TiO 2 nanoparticles in chickpea plants during cold stress

در اين آزمايش، برخي پاسخ هاي فيزيولوژيكي- مولكولي به تنش سرما˚C 4 در دو ژنوتيپ متحمل (Sel96Th11439) و حساس (ILC533) نخود زراعي (Cicer arietinum L.) تحت تيمار پنج ميلي گرم بر ليتر نانوذره تيتانيوم دي اكسيد (TiO2) بررسي شد. نتايج نشان داد تحت تنش سرما محتواي پراكسيد هيدروژن (H2O2) در گياهان حساس در مقايسه با گياهان متحمل به طور معني-داري افزايش يافت. نانوذراتTiO2 باعث كاهش معني داري در محتواي H2O2 شده به طوري كه ژنوتيپ هاي متحمل محتوايH2O2 پايين تري در مقايسه با ژنوتيپ هاي حساس نشان دادند. اين كاهش اغلب با افزايش آنزيم آسكوربات پراكسيداز به منظور محافظت از تنش سرما در ژنوتيپ متحمل در مقايسه با ژنوتيپ حساس و همچنين در گياهان تيمارشده با نانوذراتTiO2 در مقايسه با گياهان شاهد همراه بود كه بيانگر افزايش درجه تحمل به سرما در اثر حفاظت از سلول در برابر گونه هاي اكسيژن فعال بود. درگياهان تيمار شده با نانوذرات TiO2 ميزان بيان نسبي ژن هاي آسكوربات پراكسيداز، زنجيره ATPase كمپلكس بازآرايي كروماتين و چاپرونين-60 نيز در مقايسه با گياهان شاهد افزايش نشان داد و اين افزايش در ژنوتيپ متحمل در مقايسه با ژنوتيپ حساس محسوس تر بود. بنابراين پاسخ تحمل نخود به تنش سرما پس از استفاده از نانوذرات TiO2 ، با افزايش بيان ژن هاي تنظيم كننده سطح رونويسي و حفاظتي و ژن هاي فعال در حذف گونه هاي اكسيژن فعال همراه بوده و به توانايي گياه نخود براي بقا و يا بهبود خسارت سلولي آن طي تنش سرما كمك مي كند و احتمالاً منجر به پايداري عملكرد تحت شرايط مزرعه خواهد شد.

In this experiment, effects of TiO2 nanoparticles (NPs) on some physiologo-molecular responses were studied in two chickpea (Cicer arietimun L.) genotypes differing in cold sensitivity (tolerant, Sel96Th11439 and susceptible, ILC533) during cold stress (4°C). The data analysis showed that hydrogen peroxide (H2O2) content increased significantly under cold stress in susceptible plants than in tolerant ones. TiO2 NPs caused a significant decrease in H2O2 content, so that tolerant plants had lower H2O2 content than susceptible ones. This decrease often was accompanied with higher ascorbate peroxidase activity to cell protection against cold stress in tolerant plants compared to susceptible plants, as well as in plants treated with TiO2 NPs compared to control plants. That indicated increased tolerance degree to cold as the result of protection of cells against reactive oxygen species (ROS). Also, in plants treated with TiO2 NPs Ascorbate peroxidase, Chromatin remodeling complex, Chapronin-60 protein relative genes expression increased than control plant and this increase were more obvious in tolerant genotype compared to susceptible ones. Therefore, chickpea tolerance responses to cold stress occur after TiO2 NPs application on plants accompanied with upregulation of transcription level regulator and protective genes and genes involved in ROS scavenging. This improves the ability of survival or recovery of cell damage during cold stress in chickpea plants and probably leads to stable yield in field environments.