Iranian Journal of Seed Research

fa تأثیر نانو ذرات دی‌اکسیدتیتانیوم مزو متخلخل بر صفات جوانه‌زنی بذر سیاه تاغ (Haloxylon aphyllum) تحت تنش خشکی The effect of mesoporous titanium dioxide nanoparticles on germination traits of black saxaul seeds (Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin) under drought stress اکولوژی بذر Seed Ecology كاربردي Applicable <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه: امروزه به دلیل تغییر کاربری و تخریب منابع طبیعی در اثر فعالیت‌های انسانی، توجه به امر بیابان‌زدایی بسیار فراگیر شده است. یکی از گونه‌های مهم جهت احیای زیستی مناطق بیابانی در سطح وسیع، گیاه تاغ است. تاغ گیاهی از تیره تاج خروسان (Amaranthaceae) بوده که دو گونه آن به نام‌های سفید تاغ (Haloxylon persicum Bunge ex Boissier & Buhse) و سیاه تاغ (Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin) شهرت و پراکنش بیشتری در ایران دارد. این گیاهان، با داشتن سیستم ریشه‌ای گسترده سبب تثبیت ماسه‌های روان می‌شوند. هدف از این تحقیق، بررسی اثر نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم مزو متخلخل بر صفات جوانه‌زنی بذر سیاه تاغ تحت تنش خشکی، به عنوان یک گونه مهم در مناطق کویری می‌باشد. مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار انجام گرفت. تیمارهای آزمایش شامل پنج تیمار نانو دی‌اکسید تیتانیوم با غلظت‌های صفر، 25، 50، 100 و 200 میلی‌گرم بر لیتر و شش سطح تنش‌خشکی شامل صفر، 4-، 8-، 12-، 16- و 20- بار بوده است. پس از نانوپرایمینگ، بذرهای سیاه تاغ به مدت 15 روز در دستگاه  ژرمیناتور با دمای 20 درجه سلسیوس با چهار تکرار تحت تنش خشکی قرار گرفتند. پس از اتمام جوانه‌زنی، در هر کدام از تیمارها، صفات درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، میانگین زمان جوانه‌زنی و شاخص بنیه بذر محاسبه گردید. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس دوطرفه و مقایسه میانگین شاخص‌های جوانه‌زنی نشان داد که بیشترین درصد جوانه‌زنی (74 درصد) متعلق به تیمار تنش خشکی صفر بار با غلظت 200 میلی‌گرم بر لیتر و کمترین آن (3 درصد) متعلق به تنش 20- بار با غلظت 25 و 200 میلی‌گرم بر لیتر نانو تیتانیوم بوده است. با افزایش شدت تنش خشکی از صفر بار به 20- بار، سرعت جوانه‌زنی از 01/7 به 43/0 بذر در روز کاهش یافت. بیشترین میزان شاخص بنیه بذر نیز در تنش صفر بار متعلق به تیمار نانو تیتانیوم 200 میلی‌گرم بر لیتر، با میزان 77/325، بوده است. نتیجه‌گیری: نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش تنش خشکی، شاخص‌های جوانه‌زنی و رشد اولیه بذر سیاه‌تاغ در کلیه تیمارهای پرایم شده و پرایم نشده کاهش داشته و نانوپرایمینگ دی‌اکسید تیتانیوم، اثر مثبتی روی صفات جوانه‌زنی بذرها داشته‌است. جنبه‌های نوآوری: 1- پرایمینگ بذر با استفاده از نانو دی‌اکسید تیتانیوم مزو متخلخل، سبب بهبود درصد جوانه‌زنی بذر سیاه تاغ، تحت تنش خشکی گردید. 2- غلظت 200 میلی گرم بر لیتر نانو دی‌اکسید تیتانیوم مزو متخلخل تاثیر بهتری بر شاخص بنیه بذر، میانگین زمان جوانه‌زنی، سرعت و درصد جوانه‌زنی نشان داد. 3- نانو پرایمینگ بذر با دی‌اکسید تیتانیوم، تاثیر چندانی بر مشخصه‌های رویشی نونهال سیاه تاغ در سطوح بالای تنش خشکی ایجاد ننمود.  </div> Extended Abstract Introduction: Nowadays, due to land use change and destruction of natural resources induced by human activities, attention to desertification has immensely become widespread. One of the most important species for biological rehabilitation of desert areas on a large scale is the hawthorn plant. Hawthorn is a plant belonging to the family Amaranthaceae, the two species of which are called white saxaul (Haloxylon persicum Bunge ex Boissier & Buhse) and black saxaul (Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin) are more notorious and widespread in Iran. These plants own extensive root systems and stabilize running sands. The aim of this study was to investigate the effect of mesoporous titanium dioxide nanoparticles on germination traits of black saxaul seeds under drought stress, as an important species in desert areas. Materials and Methods: The experiment was performed as a factorial experiment in a completely randomized design with 3 replications. Experimental treatments included five titanium nano dioxides with concentrations of 0, 25, 50, 100 and 200 mg / l and six drought stress levels including 0, -4, -8, -12, -16 and -20 bar. After nanopriming, black saxaul seeds were subjected to drought stress for 15 days in a germinator at a temperature of 20 °C with four replications. After germination, in each of the treatments, germination percentage (GP), germination rate (GS), mean germination time (MGT) and seed vigor index (VI) were calculated. Results: The results of two-way ANOVA and mean comparison of germination indices showed that the highest germination percentage (74%) belonged to the zero level of stress treatment with a concentration of 200 mg/l and the lowest one (3%) belonged to -20 bar treatment with 25 and 200 mg/l nano-titanium dioxide. With increasing drought stress intensity from zero to -20 bar level, germination rate decreased from 7.01 to 0.43 seeds per day. The highest amount of seed vigor index at zero drought level belonged to the treatment of 200 mg/l concentration of nano-titanium, with a rate of 325.77. Conclusion: The results showed that germination indices and initial growth of black saxaul seeds decreased in all primed and unprimed treatments with increasing drought stress, and nanopriming with titanium dioxide had a positive effect on seed germination traits. Highlights: 1- Seed priming using mesoporous nano-titanium dioxide improved the germination percentage of black saxaul seeds under drought stress. 2- The concentration of 200 mg/l of mesoporous nano titanium dioxide revealed a better effect on seed germination index, mean germination time, germination rate and percentage 3- Seed nano priming using titanium dioxide did not have much effect on the growth characteristics of black saxaul seedlings at higher levels of drought stress.   تنش خشکی, سرعت جوانه‌زنی, سیاه تاغ, شاخص بنیه بذر, نانوپرایمینگ Drought stress, Germination rate, Black saxaul, Seed vigor index, Nanopriming 43 57 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-555-1&slc_lang=fa&sid=1 Tina Mousavi Kani تینا موسوی کانی tina_moosavi@gmail.com 100319475328460011821 100319475328460011821 No M.Sc. Graduate Student of Forest Biology, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد رشته علوم زیستی جنگل، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، ایران Davoud Kartoolinejad داود کرتولی نژاد Kartooli58@semnan.ac.ir 100319475328460011822 100319475328460011822 Yes Assistant Professor of Forestry, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran استادیار، عضو هیات علمی گروه جنگلداری، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، ایران Zohreh Bahrami زهره بهرامی bahrami.zoh@semnan.ac.ir 100319475328460011823 100319475328460011823 No Assistant Professor, Faculty of Nanotechnology, Semnan University, Semnan, Iran استادیار دانشکده نانو فناوری، دانشگاه سمنان، ایران Ali Asghar Zolfaghari علی اصغر ذوالفقاری azolfaghari@semnan.ac.ir 100319475328460011824 100319475328460011824 No Associate Professor of Soil Physics, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran دانشیار، عضو هیات علمی گروه بیابان‌زدایی، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، ایران Elahe Nikouee الهه نیکوئی elahe.ni76@gmail.com 100319475328460011825 100319475328460011825 No M.Sc. Graduate Student of Forest Biology, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد علوم زیستی جنگل، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، ایران