تأثیر نانوذرات TiO2 با جذب نور بالا بر بهبود پارامترهای رشد و خواص آنزیمی سورگوم (Sorghum bicolor L. Moench)

نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم تقویت‌کننده‌های بسیار خوبی برای جذب بهتر نور خورشید توسط گیاهان هستند. با این حال، شکاف باند آنها آنقدر وسیع است که فقط می‌توانند نور UV را جذب کنند که بخش کوچکی از نور خورشید است. برای بهبود جذب نور مرئی، در این کار، نانوذرات تیتانیوم با رنگ زعفران حساس شدند و تأثیر محلول‌پاشی نانوذرات رنگ‌شده بر پارامترهای رشد و خواص آنزیمی سورگوم بررسی و نتایج با نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم معمولی مقایسه شد. این آزمایش در منطقه زابل ایران انجام شد. زعفران، یک رنگ آلی طبیعی، به دلیل در دسترس بودن و ضریب خاموشی بالا در نواحی مرئی، به عنوان حساس‌کننده استفاده شد. برای انجام حساس‌سازی، نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در محلول رنگ زعفران غوطه‌ور شدند تا رنگ روی سطح آنها جذب شود. سپس غلظت‌های مختلف نانوذرات حساس‌شده با محلول‌پاشی روی گیاهان اعمال شد. بیشترین بهبود پارامترهای رشد شامل طول ریشه و ساقه، وزن تر و خشک ساقه، وزن تر و خشک ریشه پس از استفاده از نانوذرات TiO2 حساس‌شده با رنگ به دست آمد. روی و آهن عناصری هستند که به شدت تحت تأثیر کاربرد نانوذرات جدید قرار می‌گیرند. فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز نیز به طور قابل توجهی افزایش یافت. کلروفیل a و نسبت کلروفیل a/b بالاترین مقادیر را در نانوذرات TiO2 حساس به رنگ با غلظت 500 ppm نشان دادند. نتایج به دست آمده، بهبود پارامترهای رشد و خواص آنزیمی سورگوم را پس از کاربرد نانوذرات TiO2 جدید تأیید می‌کند.

AbstractTitanium dioxide nanoparticles are great boosters for better sunlight absorption by plants. However, their band gap is so wide that they can only absorb UV light, which is a small portion of the sunlight. To improve the absorption of visible light, in this work, titanium nanoparticles were sensitized by saffron dye and the effect of foliar application of the dyed nanoparticles on growth parameters and enzymatic properties of sorghum was investigated and the results were compared with those of conventional titanium dioxide nanoparticles. The experiment was conducted in Zabol region, Iran. Saffron, a natural organic dye, was used as a sensitizer because of its availability and high extinction coefficient in the visible regions. To perform sensitization, titanium dioxide nanoparticles were immersed in saffron dye solution to absorb the dye on their surface. Then different concentrations of the sensitized nanoparticles were applied on plants by foliar spraying. The most improved growth parameters including root and shoot lengths, shoot fresh and dry weights, root fresh and dry weights were obtained after application of dye-sensitized TiO2 nanoparticles. Zinc and iron are the elements highly affected by the application of new nanoparticles. Enzyme activities of catalase, ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase were also increased significantly. Chlorophyll a and Chlorophyll a/b ratio showed the highest values in 500 ppm dye-sensitized TiO2 nanoparticles. The obtained results confirm the improvement in growth parameters and enzymatic properties of Sorghum after application of the new TiO2 nanoparticles.