| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,005 |
| تعداد مقالات | 33,631 |
| تعداد مشاهده مقاله | 44,479,946 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 30,145,573 |
ارزیابی تأثیر محلول‌پاشی براسینواستروئید و ملاتونین بر برخی پارامترهای فیزیولوژیک، عملکرد دانه و درصد اسانس زیره سبز (Cuminum cyminum L) در شرایط تنش خشکی | ||
| تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران | ||
| مقاله 10، دوره 40، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 155-173 اصل مقاله (975.51 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijmapr.2023.362048.3310 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد هادی شجاعی باغینی* 1؛ مهدی نقی زاده2 | ||
| 1فارغ التحصیل | ||
| 2گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی بردسیر، دانشگاه شهید باهنر کرمان | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: زیره سبز (.Cuminum cyminum L) یکی از قدیمی‌ترین گیاهان معطر و ادویه‌ای جهان است که از نظر دارویی به‌عنوان دومین گیاه دارویی اهلی در ایران شناخته شده است. تنش خشکی به‌عنوان یک تنش اکسیداتیو بر پاسخ‌های بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گیاه تأثیرگذار است. یکی از راهکارهای افزایش مقاومت گیاهان به تنش‌های غیرزیستی ازجمله خشکی، استفاده از براسینواستروئید و ملاتونین است که با دامنه گسترده‌ای از فعالیت‌ها در گیاه، دارای تأثیرات بیولوژیکی منحصربه‌فردی در رشد و نمو گیاه می‌باشد و عملکرد گیاه را از راه تغییرات متابولیسمی آن و حفاظت گیاه در برابر تنش‌های محیطی، افزایش می‌دهد. هورمون‌های رشد گیاهی، با تأثیر بر متابولیت‌های گیاه، تحریک بیوسنتز فیتوهورمون‌ها، افزایش میزان جذب عناصر غذایی، بهبود سازوکارهای دفاعی، تحریک رشد ریشه و بهبود تبادلات گازی موجب بهبود عملکرد کمّی و کیفی گیاه در شرایط تنش و غیر تنش می‌گردند. اگرچه نتایج برخی تحقیق‌ها بیان‌کننده آنست که استفاده از تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی براسینواستروئید و ملاتونین که منشأ طبیعی دارند و نیز سازگار با محیط‌زیست هستند، تأثیر بسزایی در کاهش اثرهای سوء ناشی از تنش‌های محیطی دارند، اما استفاده ترکیبی از این هورمون‌های گیاهی و نیز کاربرد این هورمون‌ها در زیره سبز، کمتر گزارش شده است. بنابراین، این پژوهش با هدف ارزیابی تأثیر محلول‌پاشی براسینواستروئید و ملاتونین بر عملکرد کمّی و کیفی زیره سبز در شرایط تنش خشکی اجرا شد. مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با شش تکرار در سال 1401 در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر اجرا گردید. تیمارهای آزمایشی شامل سطوح مختلف تنش خشکی (100% و 50% ظرفیت زراعی مزرعه)، ملاتونین (صفر و 100 میکرومولار) و براسینواستروئید (0 و 75/0 میکرومولار) بودند. نتایج: نتایج نشان داد در رویارویی با تنش خشکی میزان مالون‌دی‌آلدئید، پراکسیدهیدروژن، نشت‌یونی، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (پراکسیداز (POD)، کاتالاز (CAT)، آسکوربات‌پراکسیداز (APX) و سوپراکسیددیسموتاز (SOD))، غلظت کربوهیدرات‌ها و پرولین در گیاه زیره سبز افزایش یافت. همچنین محلول‌پاشی براسینواستروئید و ملاتونین به‌‌طور قابل‌ملاحظه‌ای فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و تجمع اسمولیت‌ها را افزایش و سطح مالون‌دی‌آلدئید، پراکسیدهیدروژن و نشت یونی گیاهان رشد کرده در شرایط تنش را کاهش داد. تنش خشکی موجب کاهش عملکرد دانه زیره سبز شد و در مقابل، تحت این شرایط درصد اسانس بذر زیره افزایش یافت. کاربرد براسینواستروئید و ملاتونین در هر دو شرایط تنش و عدم تنش، موجب افزایش عملکرد کمّی و کیفی زیره سبز شد. نتیجه‌گیری: درمجموع می‌توان بیان کرد که کاربرد براسینواستروئید و ملاتونین، مقاومت زیره سبز در برابر تنش خشکی را از طریق افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، افزایش تجمع اسمولیت‌های سازگار پرولین و کربوهیدرات‌ها و نیز حفظ پایداری غشاء افزایش داد و درنهایت افزایش عملکرد دانه را به‌همراه داشت. استفاده از ملاتونین و براسینواستروئید کیفیت محصول تولیدی را نیز تحت تأثیر قرار داد و موجب افزایش درصد اسانس گردید. قابل توجه است که تأثیر مثبت استفاده توأم از ملاتونین و براسینواستروئید بر روی کمّیت و کیفیت محصول تولیدی زیره سبز در مقایسه با کاربرد هر یک از این هورمون‌های گیاهی به‌تنهایی، بسیار قابل‌ملاحظه‌تر و مشهودتر بود. در مجموع، با توجه به سازگار با محیط زیست بودن براسینواستروئید و ملاتونین و تأثیر مثبت کاربرد آنها بر بهبود کمّیت و کیفیت محصول تولیدی، کاربرد براسینواستروئید و ملاتونین می‌تواند راهکاری مناسب برای افزایش عملکرد کمّی و کیفی گیاه دارویی و اقتصادی ارزشمند زیره سبز در شرایط معمول و تنش خشکی باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| Cuminum cyminum L؛ اسمولیت‌ها؛ براسینواستروئید؛ درصد اسانس؛ ملاتونین؛ گیاه دارویی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Evaluation of the effect of foliar application of brassinosteroid and melatonin on some physiological, grain yield and cumin (Cuminum cyminum L.) essential oil under drought stress conditions | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Hadi Shojaei Baghini1؛ Mahdi Naghizadeh2 | ||
| 1MS | ||
| 2Department of Plant Productions, Agricultural Faculty of Bardsir, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and objectives: Cumin (Cuminum cyminum L.) is one of the oldest aromatic plants in the world, known medicinally as the second domesticated medicinal plant in Iran. Drought stress, as oxidative stress, affects plant biochemical, physiological, and morphological responses. One of the ways to increase plants' resistance to environmental stress is to use plant growth regulators such as brassinosteroids and melatonin. These hormones increase plant performance in both stress and non-stress conditions. Plant growth regulators, by affecting plant metabolites, stimulating phytohormone biosynthesis, enhancing nutrient absorption, improving defense mechanisms, stimulating root growth, and improving gas exchange, contribute to plants' quantitative and qualitative performance in stress and non-stress conditions. Although some research shows that the use of plant growth regulators such as brassinosteroid and melatonin, which are of natural origin and compatible with the environment, has a significant effect on reducing adverse effects caused by environmental stresses; however, the combined use of these plant hormones is less reported. Therefore, in this research, the influence of the foliar application of brassinosteroid and melatonin on some physiological traits, including amount of malondialdehyde, hydrogen peroxide, electrolyte leakage, activity of antioxidant enzymes, accumulation of carbohydrates and proline, malondialdehyde, hydrogen peroxide as well as quantitative and qualitative yield of cumin was examined under water deficit conditions. Methodology: This research was conducted in the research greenhouse of the Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran. A factorial experiment in a randomized complete block design with six replications was carried out in 2022. The experimental treatments included different levels of drought stress (100 % and 50 % field capacity; F.C.), melatonin (0 and 100 μM), and brassinosteroid (0 and 0.75 μM). Results: The results showed that water deficit increased the amount of malondialdehyde, hydrogen peroxide, electrolyte leakage, activity of antioxidant enzymes (peroxidase (POD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX) and superoxide dismutase (SOD)), as well as raised the accumulation of carbohydrates and proline in cumin plants. Indeed, brassinosteroids and melatonin significantly increased antioxidant enzyme activities and the concentrations of osmolytes. It also decreased the levels of malondialdehyde, hydrogen peroxide as well and electrolyte leakage in drought-stressed plants. Drought stress resulted in reduced cumin grain yield. In contrast, under these conditions, the percentage of cumin seed essential oil was increased. Foliar application of brassinosteroid and melatonin in stress and non-stress conditions improved cumin yield. Conclusion: Overall, it was concluded that the use of brassinosteroid and melatonin increased the resistance of cumin plants against drought stress by increasing the activity of antioxidant enzymes, increasing the accumulation of compatible osmolytes such as proline and carbohydrate, and maintaining the stability of the membrane and ultimately enhancing the yield of cumin seeds. The application of melatonin and brassinosteroid also affected the quality of the product and increased the percentage of cumin essential oil; however, the positive effects of brassinosteroid and melatonin were greater than those of brassinosteroid or melatonin applied separately. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Cuminum cyminum L, osmolytes, brassinosteroid, essential oil percentage, melatonin, medicinal plant | ||
| مراجع | ||
|
- Ahmadian, A., Ghanbari, A., Galavi, M., Siasar, B. and Arazmjou, A., 2010. Effect of irrigation regimes and manure on the nutrient content, chemical composition and essential oil of cumin. Journal of Crop and Weeds Ecophysiology, 16: 83-94. - Arazmjou, A., Haidari, M. and Ghanbari, A., 2010. Effects of water stress and manure on yield and quality of chamomile. Iranian Journal of Crop Sciences, 2: 100-111. - Arnao, M.B. and Hernandez-Ruiz, J., 2014. Melatonin: Plant growth regulator and/or biostimulator during stress? Trends in Plant Science, 19: 789-797. - Arnao, M.B. and Hernandez-Ruiz, J., 2015. Phytomelatonin: Searching for plants with high levels for use as a natural nutraceutical (519-545), In: Atta-ur, R. (Eds), Studies in Natural Products Chemistry. (volum 46), Elsevier, 567p. - Arnao, M.B. and Hernandez-Ruiz, J., 2018. Melatonin and its relationship to plant hormones. Annals of Botany, 121: 195-207. - Bajgaz, A. and Hayat, S.H., 2009. Effect of brassinosteroids on the plant responses to environmental stress. Plant Physiology and Biochemistry, 47: 1-8. - Bajwa, V.S., Shukla, M.R., Sherif, S.M. and Murch, S.J., 2014. Role of melatonin in alleviating cold stress in Arabidopsis thaliana. Journal of Pineal Research, 56: 238-245. - Ballesta, P., Mora, F. and del Pozo, A., 2020. Association Mapping of Drought Tolerance Indices in Wheat: QTL-Rich Regions on Chromosome 4A. Science of Agriculural, 77: 45-57. - Bano-Otalora, B., Madrid, J.A. and Rol, M.A., 2020. Melatonin alleviates circadian system disruption induced by chronic shifts of the light-dark cycle in Octodon degus. Journal of Pineal Research, 68: 1-13. - Barand, A., Nasibi, F., Manouchehri Kalantari, K.h. and Moradi, M., 2020. The effects of foliar application of melatonin on some physiological and biochemical characteristics and expression of fatty acid desaturase gene in pistachio seedlings (Pistacia vera L.) under freezing stress. Journal of Plant Interaction, 34: 257-265. - Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39: 205-207. - Bettaieb, R.I., Jabri-Karoui, I., Hamrouni-Sellami, I., Bourgou, S., Limam, F. and Marzouk, B., 2012. Effect of drought on the biochemical composition and antioxidant activities of cumin (Cuminum cyminum L.) seeds. Industrial Crops and Products, 36: 238-245. - Billah, M., Aktar, S., Brestic, M., Zivcak, M., Khaldun, A.B.M., Uddin, M.S., Bagum, S.A., Yang, X., Skalicky, M. and Mehari, T.G., 2021. Progressive genomic approaches to explore drought- and salt-induced oxidative stress responses in plants under changing climate. Plants, 10: 142-156. - Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248-254. - Dhindsa, R.S. and Matowe, W., 1981. Drought tolerance in two mosses: correlated with enzymatic defense against lipid peroxidation. Journal of Experimental Botany, 32: 79-91. - Dhindsa, R.A., Plumb-Dhindsa, P. and Thorpe, T.A., 1981. Leaf senescence: correlated with increased levels of membrane permeability and lipid peroxidation, and decreased levels of superoxide dismutase and catalase. Journal of Experimental Botany, 126: 93-101. - Durigan Dalio, R.J., Pinheiro, H.P., Sodek, L. and Baptista Haddad, C.R., 2013. 24-epibrassinolide restores nitrogen metabolism of pigeon pea under saline stress. Botanical Studies, 54(9): 1-7. - Eskandari, M., 2013. Changes in growth parameters and essential oil content of Satureja bachtiarica Bunge under the effects of 28-Homobrassinolid and drought stress. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 29: 177-186. - Ghanbari, J., Khajoei-nejad, Gh.R. and Mohammadi-nejad, Gh., 2017. Study of Ecotype and Sowing Date Interaction in Cumin (Cuminum cyminum L.) using Different Univariate Stability Parameters. Iranian Journal of Field Crops Research, 15: 87-102. - Ghorbani, R., Koocheki, A., Hosseini, A., Jahani, M., Asadi, G., Aghel, H. and Mohammad Abadi, A.A., 2010. Effects of planting date, time and methods of weed control on weed density and biomass in cumin fields. Iranian Journal of Field Crops Research, 8: 120-127. - Ghorbani, R., Koocheki, A., Jahani, M., Hosseini, A., Mohammad-Abadi, A.A. and Sabet Teimouri, M., 2009. Effect of planting date, weed control time and method on yield and yield components of cumin. Iranian Journal of Field Crops Research, 7: 145-153. - Haddad, N., Choukri, H., Ghanem, M.E., Smouni, A., Mentag, R., Rajendran, K., Hejjaoui, K., Maalouf, F. and Kumar, S., 2022. High temperature and drought stress effects on growth, yield and nutritional quality with transpiration response to vapor pressure deficit in lentil. Plants, 11: 95-112. - Hassani, A. and Omidbeigi, R., 2002. Effects of water stress on some morphological, physiological and metabolic characteristics of basil. Journal of Agricultural Sciences, 3: 47-59. - Heidari, F., Zehtab, S., Javanshir, A., Aliari, H. and Dadpour, M., 2008. The effect of micronutrients consumption and plant density on yield and essential oil of peppermint (Mentha piperita L.). Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 24: 9-19. - Hemmati, Kh., Ebadi, A., Khomari, S. and Sedghi, M., 2017. Effect of brassinosteroid and acid ascorbic on the essence percentage and chlorophylls in pot marigold under water deficit stress. 1st International and 5th National Conference on Organic vs. Conventional Agriculture, Ardabil, Iran, 16-17 August: 1-7. - Heshmati, S., Akbari. G.A., Soltani, E., Amini, M., Fathi, K. and Maleki, K., 2019. A study on the photosynthetic pigments and phenolic compounds of safflower in response to foliar application of melatonin under water deficit condition. Journal of Plant Process and Function, 9: 347-358. - Hossain, A., Farooq, M., el Sabagh, A., Hasanuzzaman, M., Erman, M. and Islam, T., 2021. Morphological, Physiobiochemical and Molecular Adaptability of Legumes of Fabaceae to Drought Stress, with Special Reference to Medicago sativa L. 289-317. In: Hasanuzzaman, M., Araújo, S. and Gill, S.S., (EdS.). The Plant Family Fabaceae. Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 541p. - Kabiri, R., Hatami, A., Oloumi, H., Naghizadeh, M., Nasibi, F. and Tahmasebi, Z., 2018. Foliar application of melatonin induces tolerance to drought stress in Moldavian balm plants (Dracocephalum moldavica) through regulating the antioxidant system. Folia Horticulture, 1: 155-167. - Kafi, M. and Keshmiri, E., 2011. Study of yield and yield components of Cuminium cyminum indigenous under conditions of salinity and drough. Journal of Horticultural Science, 25: 327-334. - Kafi, M., Rashed Mohassel, M.H., Koocheki, A. and Nassiri, M., 2002. Cumin (Cuminum cyminum) Production and Processing. Zaban va Aab Publication, Mashhad, Iran, 200p. - Kaya, C., Ashraf, M., Alyemeni, M.N. and Ahmad, P., 2020. The role of nitrate reductase in brassinosteroid-induced endogenous nitric oxide generation to improve cadmium stress tolerance of pepper plants by upregulating the ascorbate-glutathione cycle. Ecotoxicology and Environmental Safety, 196: 110-122. - Khajeh, N., Emam, Y., Pakneyat, H. and Kamgar haghighi, A.A., 2008. Interaction of plant growth regulator chlormequat chloride (CCC) and drought stress on growth and grain yield of three barley cultivars (Hordeum vulgare L.). Iranian Field Crop Science Journal, 39: 215-224. - Li, T., Jiang, S., Lu, C., Yang, W., Yang, Z., Hu, W., Xin, Z. and Yang, Y., 2019. Melatonin: Another avenue for treating osteoporosis? Journal of Pineal Research, 66: 1-12. - Mohammadi, H., Moradi, S. and Aghaee, A., 2020. Effect of melatonin on morphological and physiological parameters of Anise hyssop under water deficit stress conditions. Journal of Plant Process and Function, 10: 45-57. - Naghizadeh, M., Kabiri, R. and Maghsoudi, K., 2022. Effects of melatonin and ascorbic acid foliar application on grain yield and mucilage of Plantago ovata Forssk. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 37: 908-919. - Naghizadeh, M., Kabiri, R., Hatami, A., Oloumi, H., Nasibi, F. and Tahmasebi, Z., 2019. Exogenous application of melatonin mitigates the adverse effects of drought stress on morpho-physiological traits and secondary metabolites in Moldavian balm (Dracocephalum moldavica). Physiology and Molecular Biology of Plants, 25: 881-894. - Nakano, Y. and Asada, K., 1987. Purification of ascorbate peroxidase in spinach chloroplast: in inactivation in ascorbate-depleted medium and reactivation by monodehydroascorbate radical. Plant Cell Physiology, 28: 131-140. - Nolan, T., Vukasinovic, N., Liu, D., Russinova, E. and Yin, Y., 2019. Brassinosteroids: multi-dimensional regulators of plant growth, development, and stress responses. The Plant Cell, 63: 52-65. - Oguz, M.C., Aycan, M., Oguz, E., Poyraz, I. and Yildiz, M., 2022. Drought stress tolerance in plants: interplay of molecular, biochemical and physiological responses in important development stages. Physiologia, 2: 180-197. - Oloumi, H., Nasibi, F. and Mozaffari, H., 2018. Investigation of the growth rate and secondary metabolites content of Lepidium sativum under exogenous melatonin treatment. Nova Biologica Reperta, 5: 144-154. - Pamungkas, S.S.T., Suwarto, S. and Farid, N., 2022. Drought Stress: Responses and Mechanism in Plants. Reviews in Agricultural Science, 10: 168-185. - Pourhanifeh, M., Sharifi, M., Reiter, R., Abdolhossein, D. and Asemi, Z., 2019. Melatonin and non-small cell lung cancer: New insights into signaling pathways. Cancer Cell International, 19: 1-7. - Safaei, L., Zeinali, H. and Afiuni, D., 2011. Study of genetic variation of agronomic characteristics in Foeniculum vulgare Mill. genotypes. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 16: 117- 125. - Safari, B., Mortazavian, S.M.M., Sadat Noori, S.A. and Foghi, B., 2017. Evaluation of drought tolerance in endemic ecotypes of cumin using tolerance indices. Journal of Plant Production Research, 23: 185-204. - Safikhani, F., Heidari Sharifabad, H., Siadat, S.A., Sharifi Ashorabadi, A., Seyednezhad, S.M. and Abbaszadeh, B., 2007. Effect of drought stress on physiological characteristics and essential oil yield of badrshbi. Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 23: 86-99. - Salmasi, Z., 2001. Physiological effects of planting date and irrigation on growth, yield, essential oil of anise. Ph.D. Thesis, Faculty of Agriculture, University of Tabriz. - Sanjari, S., Keramat, B., Nadernejad, N. and Mozafari, H., 2019. Ameliorative effects of 24-epibrassinolide and thiamine on excess cadmium-induced oxidative stress in Canola (Brassica napus L.) plants. Journal of Plant Interactions, 14: 359-368. - Sarshad, A., Talei, D., Torabi, M., Rafiei, F. and Nejatkhah, P., 2021. Morphological and biochemical responses of Sorghum bicolor (L.) moench under drought stress. SN Applied Sciences, 3: 81-95. - Sullivan, C.Y. and Ross, W.M., 1979. Selecting for Drought and Heat Resistance in Grain Sorghum. 263-281. In: Mussell, H. & Staples, R.C., (Eds.), Stress Physiology in Crop Plants. John Wiley and Sons, New York, 897p. - Turk, H., Erdal, S., Genisel, M., Atici, O., Demir, Y. and Yanmis, D., 2014. The regulatory effect of melatonin on physiological, biochemical and molecular parameters in cold-stressed wheat seedlings. Plant Growth Regulation, 74: 139-152. - Wang, P., Sun, X., Li, C., Wei, Z., Liang, D. and Ma, F., 2013. Long‐term exogenous application of melatonin delays drought‐induced leaf senescence in apple. Journal of Pineal Research, 54: 292-302. - Zare, M., Nasibi, F., Manuchehri Kalantari, Kh. and Ahmadi Mousavi, E., 2019. Effect of melatonin pretreatment on some physiological parameters and reduction of oxidative stress in Tagetes erecta seedlings under salt stress. Journal of Plant Process and Function, 10: 115-125. - Zhang, N., Zhao, B., Zhang, H.J., Weeda, S., Yang, C., Yang, Z.C., Ren, S. and Guo, Y., 2013. Melatonin promotes water‐stress tolerance, lateral root formation, and seed germination in cucumber (Cucumis sativus L.). Journal of Pineal Research, 54: 15-23. - Zhang, Z.J., Li, H.Z., Zhou, W.J., Takeuchi, Y. and Yoneyama, K., 2006. Effect of 5-aminolevulinic acid on development and salt tolerance of potato (Solanum tuberosum L.) microtubers in vitro. Plant Growth Regulation, 49: 27-34. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 482 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 439 |
||