Green Sterilization of Seeds: Use of Biosynthetic Silver Nanoparticles for Surface Sterilization of Peganum harmala and Rumex acetosella Seeds

Yıl 2023, , 284 - 291, 01.03.2023

Pınar Nartop , Duygu Dolapdere , Gamze Arslan , Damla Akın

https://doi.org/10.35414/akufemubid.1173521

Öz

Nanoparticles have frequently been used in many areas of technology. Silver nanoparticles are one of the most used nanoparticles amongst the other metal nanoparticles. Their use in nanobiotechnology is becoming more widespread as their unique properties become clearer. Different methods have been used to synthetize silver nanoparticles. Green synthesis (biosynthesis) method is the cheapest and the more practical way to obtain silver nanoparticles. In this study, biosynthetic silver nanoparticles were synthetized with the used of bioreducer (redpine water extracted) and used in the green sterilization of two medicinal plants’ seeds (Perganum harmala and Rumex acetosella). The effects of biosynthetic silver nanoparticles on surface sterilization and germination percentages were investigated. Sterilization percentages of P. harmala seeds were determined as 84% and 89.33%, when biosynthetic silver nanoparticle colloidal solution was applied for 20 and 30 mins, respectively. R. acetosella seeds’ surface sterilization percentages were 100% in both applications. These results were not found statistically significant than control group (p>0.05). Germination percentages of P. harmala seeds were significantly affected by the applications; 30 mins application (68%) enhanced seed germination when compared to control group (48%). However, R. acetocella seeds were not significantly affected by biosynthetic silver nanoparticle applications. These results showed that biosynthetic silver nanoparticles can be used safely instead of chemical sterilants in surface sterilization of plant seeds.

Anahtar Kelimeler

Biosynthetic silver nanoparticle, Green sterilization, Perganum harmala, Rumex acetosella, Seed

Proje Numarası

---

Tohumların Yeşil Sterilizasyonu: Peganum harmala ve Rumex acetosella Tohumlarının Yüzeysel Sterilizasyonunda Biyosentetik Gümüş Nanopartiküllerin Kullanılması

Öz

Nanopartiküller teknolojinin birçok alanında sıklıkla kullanılmaktadırlar. Diğer metal nanopartiküller içerisinde en çok kullanılanlar gümüş nanopartiküllerdir. Kendilerine has özellikleri ortaya çıktıkça nanobiyoteknoloji alanındaki kullanımları da hızla artış göstermektedir. Gümüş nanopartiküllerin sentezinde farklı yöntemler kullanılmaktadır. Yeşil sentez (biyosentez) yöntemi gümüş nanopartikül elde edilmesindeki en ucuz ve pratik yoldur. Bu çalışmada, biyosentetik gümüş nanopartiküller biyoindirgeyici (kızılçam sulu ekstresi) kullanılarak sentezlenmiş ve iki tıbbi bitkiye (Perganum harmala ve Rumex acetosella) ait tohumların yeşil sterilizasyonunda kullanılmışlardır. Biyosentetik gümüş nanopartiküllerin yüzeysel sterilizasyon ve çimlenme yüzdeleri üzerine etkileri incelenmiştir. P. harmala thumlarının sterilizsyon yüzdeleri 20 ve 30 dakikalık uygulamalarda sırasıyla %84 ve %89.33 olarak belirlenmiştir. R. acetosella tohumlarında ise her iki uygulamada da yüzeysel sterilizasyon yüzdeleri %100’dür. Bu sonuçlar istatistiksel olarak kontrol grubundan farklı bulunmamışlardır (p>0.05). P. harmala tohumlarının çimlenme yüzdeleri denemelerden belirgin şekilde etkilenmişlerdir; 30 dakika uygulaması (%68) kontrol grubuna (%48) göre tohum çimlenmesini arttırmıştır. Ancak, R. acetosella tohumları biyosentetik gümüş nanopartikül uygulamalarından belirgin şekilde etkilenmemiştir. Bu sonuçlar bitki tohumlarının yüzeysel sterlizasyonunda biyosentetik gümüş nanopartiküllerin kimyasal sterilantlar yerine güvenle kullanılabileceğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Biyosentetik gümüş nanopartikül, Yeşil sterilizasyon, Peganum harmala, Rumex acetosella, Tohum

Destekleyen Kurum

---

Proje Numarası

---

Teşekkür

---

Kaynakça

• Baytop, T., 1984. Türkiye'de Bitkiler ile Tedavi (Geçmişte ve Bugün), İstanbul Üniversitesi Yayınları, No. 3255, Eczacılık Fakültesi, Yayın No: 40, 314- 315.
• Begum, S., Zahid, A., Khan, T., Khan, N.Z., Ali, W., 2020. Comparative analysis of the effects of chemically and biologically synthesized silver nanoparticles on biomass accumulation and secondary metabolism in callus cultures of Fagonia indica. Physiology and Molecular Biology of Plants, 26(8), 1739–1750.
• Hürkul, M.M., Köroğlu, A., 2019. Investigation of Peganum harmala L. (Üzerlik) fruits sold in the market from the view of pharmaceutical botany. Biological Diversity and Conservation, 12(2), 65-77. Kaplan, M., 2020. Halk hekimliğinde holistik/bütüncül yaklaşım: Üzerlik otu (Peganum harmala) örneği. Ankara Üniversitesi, Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi, 60(1), 415-430.
• Karnani, R.L., Chowdhary, A., 2013. Biosynthesis of silver nanoparticle by eco-friendly method. Indian Journal of Nanoscience, 1(2), 25-31.
• Kataraş, F., 2014. Kuzukulağı (Rumex acetosella L.) bitkisinin A, E ve C vitamini içeriğinin belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Üniversitesi Dergisi, 17(1), 60-63.
• Kumar, V., Singh, D.K., Mohan, S., Bano, D., Kumar-Gundampati, R., Hasan, S.H., 2017. Green synthesis of silver nanoparticle for the selective and sensitive colorimetric detection of mercury (II) ion. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 168, 67–77.
• Lloyd, G.B., & McCown, B.H. (1980). Commercial-feasible micropropagation of mountain laurel-Kalmia latifolia by use of shoot- tip culture. Proceedings of International Plant Propagators Society, 30, 421–427.
• Maria, B.S., Devadiga, A., Kodialbail, V.S., Saidutta, M.B., 2015. Synthesis of silver nanoparticles using medicinal Zizyphus xylopyrus bark extract. Applied Nanoscience, 5, 755– 762.
• Nartop, P., 2018a. Effects of surface sterilization with green synthesized silver nanoparticles on Lamiaceae seeds. IET Nanobiotechnology, 12(5), 663 - 668.
• Nartop, P., 2018b. Green sterilization of Rosmarinus officinalis L. stem surfaces with silver nanoparticles synthesized using Rubia tinctorum L. cell culture extracts, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science, 42(2), 411-414.
• Nartop, P., Altan-Duman, A., Titrek, A., 2021. Modelling of in vitro biomass production of Digitalis purpurea under the effects of biosynthetic silver nanoparticles, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science, 45(2), 1-9.
• Nartop, P., Günbeldek, Z., 2020. Impact of Green Synthesised Silver Nanoparticles on In Vitro-Grown Lavandula officinalis Plantlets, Plant Science Research and Practices, The Lamiaceae Family, An Overview, (ed.) Alexander Adler, Chapter 4, Nova Science Publishers, New York, 181-210, ISBN: 9781536170788.
• Nartop, P., 2016. Use of biosynthetic silver nanoparticles in surface sterilization of Pyracantha coccinea stem explants. Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(6), 759–761.
• Pal, S., Tak, Y.K., Song, J.M., 2007. Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the gram-negative bacterium Escherichia coli. Applied Environmental Microbiology, 73(6), 1712–1720.
• Sabuncu, M., Konak, M., & Şahan, Y., 2019. Rumex acetosella L’nin biyoalınabilir antioksidan özelliklerinin belirlenmesi. Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 33(2), 197-207.
• Sarmast, M.K., Niazi, A., Salehi, H., Abolimoghadam, A., 2015. Silver nanoparticles affect ACS expression in Tecomella undulata in vitro culture. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 121, 227–236.
• Sinha, S.N., Paul, D., Halder, N., Sengupta, D., & Patra, S.K., 2015. Green synthesis of silver nanoparticles using fresh water green alga Pithophora oedogonia (Mont.) Wittrock and evaluation of their antibacterial activity. Applied Nanoscience, 5(6), 703-709.
• Sinha, S.N., Paul, D., 2014. Eco-friendly green synthesis and spectrophotometric characterization of silver nanoparticles synthesized using some common Indian spices. International Journal of Green and Herbal Chemistry, 3(2), 401–408.
• Syu, Y-Y., Hung, J-H., Chen, J-C., & Chuang, H-W., 2014. Impacts of size and shape of silver nanoparticles on Arabidopsis plant growth and gene expression. Plant Physiology and Biochemistry, 83, 57-64.
• Zick, S.M., Sen, A., Feng, Y., Green, J., Olatunde, S., & Boon, H., 2006. Trial of Essiac to ascertain its effect in women with breast cancer (TEA-BC). The Journal Of Alternative And Complementary Medicine, 12(10), 971-980.