1- کلیات.. 3

1-1 نانوتکنولوژِی.. 3

1-2 تاریخچه ی نانو فناوری، نقره و نانوذرات نقره 4

1-3 نانو ذرات نقره 5

1-3-1 ویژگی های منحصر به فرد نانو ذرات نقره 5

1-3-2 اثرات مخرب نانوذرات نقره بر محیط زیست و اکوسیستم. 6

1-4 سازوکار سمیت فلزات سنگین در گیاهان. 6

1-4-1 روش غیر مستقیم. 6

1-4-2 روش مستقیم با تخریب ساختار سلول. 6

1-5 روش پاكسازی آلودگی خاك.. 7

1-6 مكانیسم های مقاومت به فلزات سنگین در گیاهان. 8

1-7 مكانیسم های سلولی مقاومت به فلزات سنگین.. 8

1-8 نقش آمینو اسیدها در گیاهان. 9

1-8-1 سنتز پروتئین‌ها 9

1-8-2 ایجاد مقاومت در برابر تنش‌های محیطی.. 9

1-8-3 تاثیر بر روی فتوسنتز و رشد گیاه 10

1-8-4 تاثیر بر روی عمل روزنه‌ها 10

1-8-5 خاصیت کلات کنندگی عناصر. 11

1-8-6 آمینو اسیدها و هورمون‌های گیاهی.. 11

1-8-7 تاثیر بر گرده افشانی و تشکیل میوه 11

1-8-8 کمک به تعادل میکروفلورای خاک.. 11

1-9 استفاده از HPLC و تاریخچه استفاده از کروماتوگرافی.. 12

1-9-1 کاربردها 12

1-9-2 دستگاه HPLC.. 13

1-9-3 حلالها در HPLC.. 14

1-9-4 موتور یا پمپ.. 15

1-9-5 انجکتر injector 16

1-9-6 ستون. 16

1-9-7 آشكارساز(Detector) 17

1-9-8 ارزیابی داده های دستگاه HPLC.. 18

1-9-9 شروع كار با دستگاه 18

1-10 گیاه گوجه‌فرنگی.. 19

1-10-1 گیاه شناسی گوجه فرنگی Lycopersicon esculentum mill)). 19

1-10-2 ویژگی های پزشکی گوجه فرنگی.. 19

1-10-3 ترکیبات موجود در گوجه فرنگی.. 21

1-11 اهداف تحقیق. 21

2- مواد و روش ها 23

2-1 شرایط و نحوه کشت.. 23

2-2 سنتز نانوذره استفاده شده 24

2-2-1 استفاده از نانوذرات آماده با اندازه 20 نانومتر خریداری شده از شرکت (Us nano research) 25

2-3 اعمال تیمار. 27

2-4 برداشت و نگهداری.. 28

2-5 اندازه گیری طول ریشه و ساقه. 28

2-6 اندازه گیری وزن تر وخشک ریشه، ساقه و برگ.. 28

2-7 اندازه گیری رنگیزه های کلروفیل و کاروتنوئید. 28

2-8 تعیین میزان فنل کل. 29

2-9 سنجش محتوای نیترات.. 29

2-10 اندازه گیری قند های محلول. 30

2-11 اندازه گیری مقدار پروتئین محلول. 30

2-12 سنجش و اندازه گیری میزان اسید های آمینه آزاد با بهره گرفتن ازHPLC.. 32

2-12-1 مراحل تهیه محلولهای مورد نیاز جهت سنجش مقدار كمی پروفایل اسیدهای آمینه با بهره گرفتن از روش  مشتق سازی OPA   32

 

 

2-12-2 اینترنال استاندارد. 33

2-12-3 مراحل تهیه ی بافر های دستگاه HPLC.. 34

2-13 آماده سازی نمونه ها برای کارهای ژنتیکی.. 35

2-13-1 ریشه دار کردن بذرها 35

2-13-2 پیش تیمار. 35

2-13-3 تثبیت.. 36

2-13-4 نگهداری.. 36

2-13-5 هیدرولیز. 36

2-13-6 رنگ آمیزی.. 36

2-13-7 اسکواش کردن. 37

2-13-8 مطالعه میکروسکوپی.. 37

2-14 آنالیز آماری.. 38

3- نتایج.. 40

3-1 اثر غلظت های مختلف نانوذرات نقره بر تعداد برگ ها 40

3-2 اثر غلظت های مختلف نانوذرات نقره بر اندازه اندام های هوایی.. 40

3-3 اثر غلظت های مختلف نانوذرات نقره بر اندازه ریشه. 42

3-4 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر محتوای  نقره جذب شده توسط گیاه 42

3-5 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر محتوای کلروفیلa ، کلروفیل b و کاروتنوئید ها 43

3-6 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر وزن تر گیاه 44

3-7 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر محتوای فنل کل. 45

3-8 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر محتوای  نیترات اندام هوایی گیاه 45

3-9 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر محتوای  نیترات ریشه گیاه 46

3-10 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر محتوی قند محلول گیاه 47

3-11 بررسی اثر غلظت های متفاوت نانو ذرات نقره بر محتوای پروتئین محلول گیاه 48

3-12 سنجش و اندازه گیری میزان اسید های آمینه با بهره گرفتن ازHPLC.. 48

3-12-1 آنالیز داده‌های حاصل از گراف‌های دستگاه HPLC در غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره 48

3-12-2 کروماتوگرام وگراف‌خام حاصل از دستگاه HPLC مربوط به گروه کنترل 58

3-12-3 کروماتوگرام وگراف‌ خام حاصل از دستگاه HPLC مربوط به  غلظت 25 میلی گرم بر لیتر. 58

3-12-4 کروماتوگرام وگراف خام حاصل از دستگاه HPLC مربوط به  غلظت 50 میلی گرم بر لیتر. 59

3-12-5 کروماتوگرام وگراف خام حاصل از دستگاه HPLC مربوط به  غلظت 100 میلی گرم بر لیتر. 59

3-13 بررسی های ژنتیکی.. 60

3-13-1 شمارش سلول‌ها 60

3-13-2 نتایج مطالعات رنگ‌آمیزی.. 61

4- بحث.. 70

4-1 رشد ریشه و اندام هوایی.. 71

4-2 محتوی فنل. 72

4-3 محتوای نیترات.. 75

4-4 محتوی قند محلول. 76

4-5 پروتئین محلول. 76

4-6 اسید های آمینه. 78

4-7 ناهنجاریهای ژنتیکی.. 80

4-8 نتیجه‌گیری.. 81

4-9 پیشنهادات.. 82

5- پیوست.. 85

6- منابع. 87

چکیده

امروزه نانوذرات نقره به دلیل خاصیت آنتی باکتریالی شان به طور گسترده ای در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار میگیرند، از این رو امکان ورود پسماندهایی از این مواد در محیط  زیست  وجود دارد و عدم اطلاع از اثرات نامطلوب آنها  از جمله خطراتی است که می تواند محیط زیست را تحت تاثیر قرار دهد. در این تحقیق به بررسی اثرات بیوشیمیایی و ژنتیکی نانوذرات نقره بر روی گیاه گوجه فرنگی که از جمله پر مصرف ترین سبزیجات در سبد غذایی همه ی افراد در سراسر دنیاست پرداخته شده است. در این تحقیق پس از خزانه گیری، گیاهچه ها ی دوبرگی به گلدانهای حاوی محلول های غذایی هوگلند انتقال داده شدند. دوهفته پس از انتقال  گیاهچه ها  به محیط هوگلند  ودر مرحله ی 5 برگ گسترده  گیاهان  به طور تصادفی به پنج گروه تقسیم شدند و هرگروه دوزهای  (0,25, 50, 75, 100) میلی گرم برلیتر نانوذره نقره را  در طی 20 روز دریافت کردند . آزمایش در قالب پنج تکرار انجام شد. آنالیز نتایج کاهش میزان رشد و رنگیزه های گیاه، کاهش میزان پروتئین محلول ، محتوی نیترات و قند های محلول وهمچنین افزایش میزان اسیدهای آمینه، محتوی فنلی گیاه و افزایش جذب نقره در دوزهای بالای استفاده شده را نشان داد. این فاکتور ها بیانگر ایجاد استرس اکسیداتیو  ایجاد شده در گیاه به وسیله نانوذرات نقره است. همچنین کاهش شدید ثابت میتوزی وافزایش ناهنجاریهای ژنتیکی در مریستم های راس ریشه در گیاهچه های تیمار شده با نانوذرات نقره مشاهده گردید.نانوذرات نقره با ایجاد استرس اکسیداتیو در گیاه و داشتن اثرات سمیتی بر روی محتوی ذخیره ای DNA و اختلال در تقسیم سلولی نرمال باعث  ایجاد گیاهان غیرطبیعی می‌گردد.

واژه های کلیدی: نانوذرات نقره، گوجه فرنگی، اثرات بیوشیمیایی،  اسید های آمینه آزاد، ناهنجاری کروموزومی، ثابت میتوزی

 

 

کلیات

1-1 نانوتکنولوژِی

نانو نه یک ماده است نه یک جسم، فقط یک مقیاس است. از نگاه لغوی، کلمه نانو به معنای یک میلیاردم متر (9-10) است و در اصل از یک واژه یونانی به معنای کوتوله گرفته شده است (رحمانی و همکاران، 1388). واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توكیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد، و برای اولین بار در زمینه ی الکترونیک برای کوچک سازی وسایل و ابزار های الکترونیکی پیشنهاد شد. در مقیاس نانو خواص فیزیکی، شیمیایی وبیولوژیکی تک تک اتم ها، مولکول ها باخواص توده ماده متفاوت است، نانوذرات درچنین مقیاس و مشخصه های منحصر به فردی موجب پیدایش دستاوردهای نوینی درعلوم پزشکی و مهندسی می شوند.

به طورخلاصه نانو تکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی – مولکولی و ساخت موادی با خواص کاملا متفاوت در ابعاد نانو است. تعریف دیگر نانوتکنولوژی ” آرایش دادن ودستکاری اتم ها برای ساخت مواد مورد نظراست”. نانومتر، (یک میلیاردم متر) به اندازه چیدن 5 الی10 اتم درکنار یکدیگر است، مکعبی باابعاد 5/2 نانومتر تقریبا 1000 اتم راشامل می شود. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده تبدیل شده به ابعاد نانو نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرویی کاملا متفاوت است. نانو در مولکولهای ماده انرژی بالایی را ایجاد می کند، به همین دلیل معجزه آسا نامیده می شود.

اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازه­ یک نانومتر نسبت به متر سنجشی انجام دهیم می‌توانیم اندازه آن را مانند اندازه­ یک تیله به کره­ی زمین بدانیم(kahn J, 2006) . یا به شکی دیگر یک نانومتر اندازه رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد(kahn J, 2006) .

نانوفناوری، توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در مقیاس نانومتری یا همان سطوح اتمی و مولکولی، و استفاده از خواصی است که در این سطوح ظاهر می شوند. یک نانومتر برابر با یک میلیاردم متر (9-^10 متر) می باشد. این اندازه 18000 بار کوچکتر از قطر یک تار موی انسان است. به طور میانگین 3 تا 6 اتم در کنار یکدیگر طولی معادل یک نانومتر را می سازند که این خود به نوع اتم بستگی دارد. به طور کلی، فناوری نانو، گسترش، تولید و استفاده از ابزار و موادی است که ابعادشان در حدود 1-100 نانومتر می باشد. فناوری نانو به سه سطح قابل تقسیم است: مواد، ابزارها و سیستم ها. موادی که در سطح نانو در این فناوری به کار می رود، را نانو مواد می گویند. ماده ی نانو ساختار، به هر ماده ای که حداقل یکی از ابعاد آن در مقیاس نانومتری (زیر 100 نانومتر) باشد اطلاق می شود. این تعریف به وضوح انواع بسیار زیادی از ساختارها، اعم از ساخته دست بشر یا طبیعت را شامل می شود. منظور از یک ماده ی نانو ساختار، جامدی است که در سراسر بدنه آن انتظام اتمی، کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در مقیاس چند نانومتری گسترده شده باشند. در حقیقت این مواد متشکل از کریستال ها یا دانه های نانومتری هستند که هر کدام از آنها ممکن است از لحاظ ساختار اتمی، جهات کریستالوگرافی یا ترکیب شیمیایی با یکدیگر متفاوت باشند. همه مواد از جمله فلزات، نیمه هادی ها، شیشه ها، سرامیک ها و پلیمرها در ابعاد نانو می توانند وجود داشته باشند. همچنین محدوده فناوری نانو می تواند به صورت ذرات بی شکل)آمورف(، کریستالی، آلی، غیرآلی و یا به صورت منفرد، مجتمع، پودر، کلوئیدی، سوسپانسیونی یا امولسیون باشد fa.wikipedia.org.

در مجموع این فناوری شامل سه مرحله می‌باشد:

1. طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم.
2. ترکیب این ساختارها و تبدیل آنها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه.
3. ترکیب اینگونه مواد و تبدیل آنها به ابزارهای سودمند. (حق پناه، م. و همکاران ۱۳۹۲)

1-2 تاریخچه ی نانو فناوری، نقره و نانوذرات نقره

شاید بتوان گفت كه اولین نانوتكنولوژیست‌ها شیشه‌گران قرون وسطایی بوده‌اند كه از قالب‌های قدیمی(Medieal forges) برای شكل‌دادن شیشه‌هایشان استفاده می‌كرده‌اند. البته این شیشه‌گران نمی‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شیشه رنگ آن تغییر می‌كند. در آن زمان برای ساخت شیشه‌های كلیساهای قرون وسطایی از ذرات نانومتری طلا استفاده می‌‌شده است و با این كار شیشه‌های رنگی بسیار جذابی به دست می‌آمده است. رنگ به ‌وجود آمده در این شیشه‌ها بر پایه این حقیقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو دارای همان خواص مواد با ابعاد میكرو نمی‌باشند. در قدیم سلاطین و پادشاهان آب و خوراک خود را در ظروف نقره نگهداری و تناول می‌کردند، دولت ها داد و ستد تجاری خود را بوسیله سکه های نقره ای انجام می‌دادند، و تصاویر و نماد خود را بر روی این سکه ها ضرب می کردند و سربازان در میادین جنگ از سکه های نقره جهت پانسمان جراحت و زخم های خود استفاده می نمودند. مصریان در عصر باستان پس از شکافتن جمجمه فراعنه وبزرگان برای خروج بیماریها و روح شیاطین، برای جایگزین کردن استخوان جدا شده از فلز نقره استفاده می‌نمودند. در علم طب از گرد نقره جهت مداوای بعضی بیماریها استفاده می شد ودر اروپا قبل از کشف پنی سیلین از ترکیبات نقره بعنوان یک آنتی بیوتیک استفاده می شده است ( Silver, 2003 ). در حدود سالهای 1884، یک متخصص زایمان آلمانی(Grede) نیترات نقره 1% را به عنوان یک محلول شستشوی چشمی برای جلوگیری ازعفونت چشم نوزادان تازه به دنیا آمده (آتشک یا سوزش چشم) تجویز و معرفی کرده است (Eisler, 1996).

1-3 نانو ذرات نقره

در میان نانوذرات فلزی، نانوذرات نقره بیشترین توجهات را به دلیل مزایای گوناگون از قبیل اجزاء حساس به نور

(Hailstone, 1995) ، کاتالیست ها (Shiraishi et al, 1999) و سطح اسپکتروسکوپی افزایش یافته

(Shirtcliffe et al, 1999 ; Bright et al, 1998) به خود جلب کرده است.

1-3-1 ویژگی های منحصر به فرد نانو ذرات نقره

• قدرت بالای میکروب کشی، قارچ کشی، باکتری کشی و ویروس کشی