مقایسه تاثیر نانوذرات اکسید مس و اکسید آهن بر تنش اکسیداتیو در ریزجلبک Nannochloropsis oculata

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری فیزیولوژی گیاهی، گروه زیست‌شناسی گیاهی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دکتری فیزیولوژی گیاهی، گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندر عباس، ایران

3 استاد گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم، ایران

10.22124/japb.2022.20717.1438

چکیده

در این پژوهش تاثیر غلظت‌های مختلف (5، 10، 50، 100 و 200 میلی‌گرم در لیتر) نانوذرات اکسید مس و اکسید آهن بر رشد، پراکسیداسیون لیپیدها و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز بررسی شد. نتایج نشان داد که غلظت‌های بیش از 5 میلی‌گرم در لیتر نانوذره اکسید مس و غلظت‌های بیش از 10 میلی‌گرم در لیتر نانوذره اکسید آهن باعث کاهش رشد ریزجلبک Nannochloropsis oculata شد. مقدار آلدئیدها در پاسخ به برخی از غلظت‌های هر دو نانوذره اکسید فلزی به طور معنی‌دار نسبت به شاهد افزایش یافت (05/0P<). اما افزایش مقدار آلدئیدها در پاسخ به نانوذره اکسید مس بسیار شدیدتر از نانوذره اکسید آهن بود. فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در پاسخ به هر دو نانوذره به طور معنی‌دار افزایش یافت اما تاثیر افزایشی نانوذره اکسید مس بر فعالیت این آنزیم بیشتر از نانوذره اکسید آهن بود. فعالیت آنزیم کاتالاز در پاسخ به نانوذره اکسید مس افزایش معنی‌داری را نشان داد، در حالی که نانوذره اکسید آهن، فعالیت این آنزیم را کاهش داد. نتایج نشان داد که سمیت نانوذرات اکسید مس در ریزجلبک N. oculata بسیار شدیدتر از نانوذرات اکسید آهن بود.

کلیدواژه‌ها


فرجی ق. و فدوی م.و. 1392. کاربردهای نانوذرات مغناطیسی در زمینه علوم و صنایع غذایی. مجله علوم تغذیه و صنایع غذائی ایران، 2: 239-252.
Aruoja V., Dubourguier H.C., Kasemets K. and Kahru A. 2009. Toxicity of nanoparticles of CuO, ZnO and TiO2 to microalgae Pseudokircehneriella subcapitata. Science of the Total Environment, 407: 1461–1468.
Ates M. Daniels J. Arslan Z. Farah I.O. and Rivera H.F. 2013. Comparative evaluation of impact of Zn and ZnO nanoparticles on brine shrimp (Artemia salina) larvae: Effects of particle size and solubility on toxicity. Environmental Science Processes and Impacts, 15(1): 225–33.
Bao S., Lu Q., Fang T., Dai H. and Zhang C. 2015. Assessment of the toxicity of CuO nanoparticles by using Saccharomyces cerevisiae mutants with multiple genes deleted. Applied and Environmental Microbiology, 81(23): 8098–8107.
Barhoumi L. and Dewez D. 2013. Toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles on green alga Chlorella vulgaris. Biomed Research International, 2013: 1–11 (47974).
Chang Y.N., Zhang M., Xia L., Zhang J. and Xing G. 2012. The toxic effects and mechanisms of CuO and ZnO nanoparticles. Materials, 5(12): 2850–2871.
Chen P., Powell B.A., Mortimer M.  and Ke P.C. 2012. Adaptive interactions between zinc oxide nanoparticles and Chlorella sp. Environmental Science and Technology, 46: 12178–12185.
Dawes I.W. 2000. Response of eukaryotic cells to oxidative stress. Agriculture Chemistry and Biotechnology, 43: 211–217.
De Jong W.H., Roszek B. and Geertsma R.E. 2005. Nanotechnology in medical applications: Possible risks for human health. Rivm Rapport, Netherlands. 46P.
Dehindsa R.S., Plumb-Dehindsa P. and Torne T.A. 1981. Leaf senescenece correlated with increased levels of membrane permeability and lipid peroxidation and decreased levels of superoxide dismutase and catalase. Journal of Experimental Botany, 32: 93–101.
Demir V., Ates M., Arslan Z., Camas M., Celik F., Bogatu C. and Can S.S. 2015. Influence of alpha and gamma-iron oxide nannoparticles on marine microalgae species. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 95(6): 752–757.
Fazelian N., Movafeghi A., Yousefzadi M. and Rahimzadeh M. 2019. Cytotoxic impacts of CuO nanoparticles on the marine microalga Nannochloropsis oculata. Environmental Science and Pollution Research, 26: 17499–17511.
Fazelian N., Yousefzadi M. and Movafeghi A. 2020. Algal response to metal oxide nanoparticles: Analysis of growth, protein content, and fatty acid composition. Bioenergy Research, 13(2): 1–11.
Fulks W. and Main K.L. 1991. Rotifer and microalgae culture systems. Proceedings of a U.S.- Asia Workshop. USA. 364P.
Hameda S.M., Selimb S., Klockd G. and AbdElgawade H. 2017. Sensitivity of two green microalgae to copper stress: Growth, oxidative and antioxidants analysis. Ecotoxicology and Environmental Safety, 144: 19–25.
He M., Yan Y., Pei F., Wu M., Gebreluel T., Zou S. and Wang C. 2017. Improvement on lipid production by Scenedesmus obliquus triggered by low dose exposure to nanoparticles. Scientific Reports, 7: 15526–15538.
Heath R.L. and Packer L. 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplast, kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics, 12: 189–198.
Kadar E., Rooks P., Lakey C. and White D.A. 2012. The effect of engineered iron nanoparticles on growth and metabolic status of marine microalgae cultures. Science of the Total Environment, 439: 8–17.
Lei C., Zhang L., Yang K., Zhu L. and Lin D. 2016. Toxicity of iron-based nanoparticles to green algae: Effects of particle size, crystal phase, oxidation state and environmental aging. Environmental Pollution, 218: 505–512.
Melegari S.P., Perreault F., Costa R.H.R., Popovic R. and Matias W.G. 2013. Evaluation of toxicity and oxidative stress induced by copper oxide nanoparticles in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. Aquatic Toxicology, 142-143: 431–440.
Nakano Y. and Asada K. 1981. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant and Cell Physiology, 22: 867–880.
Sarvajeet S.G. and Narendera T. 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinary in a biotic stress tolerance in crop plants. Annual Review. Plant Physiology and Biochemistry, 3: 1–22.
Sharma V., Shukla R.K., Saxena N., Parmar D., Das M. and Dhawan A. 2009. DNA damaging potential of zinc oxide nanoparticles in human epidermal cells. Toxicology Letters, 185: 211–218.
Suman T.Y., Radhika Rajasree S.R. and Kirubagaran R. 2015. Evalution of zinc oxide nanoparticles toxicity on marine algae Chlorella vulgaris through flow cytometric, cytotoxicity and oxidative stress analysis. Ecotoxicology and Environmental Safety, 113: 23–30.
Xiao T., Kovochich M., Liong M., Madler L., Gilbert B., Shi H., Yeh J.I., Zink J.I. and Nei A.E. 2008. Comparison of the mechanism of toxicity of zinc oxide and cerium oxide nanoparticles based on dissolution and oxidative stress properties. ACS Nano, 2: 2121–2134.