| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,273 |
| تعداد مقالات | 36,170 |
| تعداد مشاهده مقاله | 55,727,847 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 94,506,971 |
اثر تنش خشکی روی صفات بیوشیمیایی و ارتباط آن با مرحله رشدی در گیاه خارمریم (.Silybum Marianum L) | ||
| تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران | ||
| مقاله 12، دوره 40، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 191-205 اصل مقاله (784.12 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijmapr.2023.361669.3301 | ||
| نویسندگان | ||
| مصطفی سارانی ملاک1؛ مریم اله دو* 2؛ لیلا مهرآوران2؛ حلیمه پیری3 | ||
| 1گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی. دانشکده کشاورزی. دانشگاه زابل. زابل ایران | ||
| 2گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی. دانشکده کشاورزی. دانشگاه زابل. زابل. ایران | ||
| 3گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک. دانشگاه زابل. زابل. ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: تنش خشکی مهمترین عامل محدودکننده عملکرد گیاهان زراعی و دارویی در نواحی خشک و نیمه‌خشک است. گیاه خارمریم (Silybum Marianum L.) یک گیاه دارویی دارای متابولیت‌های ثانویه (فلاونولیگنان‌ها) با خاصیت آنتی‌اکسیدانی می‌باشد. تولید و تجمع فلاونولیگنان‌ها در گیاه خارمریم علاوه بر ماهیت ژنتیکی گیاه به‌وسیله شرایط محیطی مختلف تحت تأثیر قرار میگیرد. تجمع متابولیت‌های ثانویه در این گیاه تحت تنش خشکی با توجه به سیستم دفاعی آنتی‌اکسیدانی در سطح بیوشیمیایی مطالعه شد. هدف از این پژوهش، ارزیابی متابولیت‌های ثانویه خارمریم در شرایط غیرتنش و سطوح مختلف تنش خشکی و مراحل مختلف رشدی و نیز شناسایی بهترین سطح تنش رطوبتی و زمان برداشت گیاه برای افزایش ترکیبات مؤثره گیاه می‌باشد. مواد و روش‌ها: بذرهای گیاه خارمریم ابتدا ضدعفونی شده و بعد به پتری‌دیش‌های حاوی کاغذ صافی منتقل و برای جوانه‌زنی در ژرمیناتور در دمای 25 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. بذرهای جوانه زده شده به گلدان‌ها منتقل و در گلخانه شهرستان هیرمند، روستای شندل که در 25 کیلومتری شهرستان زابل، استان سیستان و بلوچستان واقع شده است، در شرایط دمایی و رطوبت کنترل شده قرار گرفت. ارزیابی تأثیر تنش خشکی در 4 سطح مختلف آبیاری (25، 50، 75 و 100 درصد نیاز آبی به‌ترتیب تنش شدید، تنش متوسط، تنش ملایم و غیر تنش) و در 3 مرحله رشدی (6، 13 و 20 هفته پس از کاشت) روی صفات بیوشیمیایی شامل محتوی پرولین (PC)، محتوی کربوهیدراتها (CC)، محتوی فنل کل (TPC)، محتوی فلاونوئید کل (TFC)، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان مانند کاتالاز (CA)، آسکوربات پراکسیداز (AP)، گایاکول پراکسیداز (GP)، سوپر اکسید دیسموتاز (SOD) و پلی‌فنول اکسیداز (PO) انجام شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام گردید. نرمال بودن داده‌ها و خطاها ارزیابی شده و پس از تأیید نرمال بودن، تجزیه واریانس کلیه صفات و آزمون مقایسه میانگین (LSR) در سطح 5% انجام شد. نتایج: تجزیه واریانس صفات نشان داد که اثر سطوح مختلف آبیاری، زمان برداشت و اثر متقابل آنها بر روی کلیه صفات معنی‌دار بود. مقایسه میانگین اثر متقابل تیمار آبیاری و زمان برداشت محتوی پرولین، محتوی کربوهیدراتها، محتوی فنل و فلاونوئید و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در تمام مراحل رشدی افزایش داشته و کمترین و بیشترین آن به ترتیب در مرحله رشدی 6 هفته پس از کاشت در شرایط 100% نیاز آبی و مرحله رشدی 20 هفته پس از کاشت در شرایط 25% نیاز آبی مشاهده شد. بنابراین فاکتور تنش خشکی به‌عنوان یک عامل بهبود دهنده مواد مؤثره این گیاه میتواند مورد استفاده قرار گیرد، همچنین مرحله رشدی نهایی بهترین زمان برداشت این گیاه با توجه به تجمع بیشتر متابولیت‌های ثانویه در این مرحله است. اثر متقابل تیمار آبیاری و زمان برداشت برای فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز معنی‌دار نبوده و برای سایر آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان نشان داد که بیشترین فعالیت آنزیم کاتالاز به مرحله رشدی 6 هفته پس از کاشت در شرایط 25% و 50% نیاز آبی، آسکوربات پراکسیداز به مرحله رشدی 6 هفته پس از کاشت در شرایط 100% نیاز آبی آنزیم‌های پلی‌فنل اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز به مرحله رشدی 20 هفته پس از کاشت در شرایط 25% نیاز آبی تعلق داشت. این نتایج بیانگر این است که آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در مراحل رشدی مختلف و در شرایط تنش رطوبتی مختلف به‌صورت متفاوت عمل میکنند. نتیجه‌گیری: نتایج بررسی گیاه خارمریم در 4 رژیم آبیاری و 3 مرحله رشدی نشان داد که بیشتر صفات بیوشیمیایی در شرایط تنش افزایش داشته که بیانگر این است که گیاه خارمریم از طریق سیستم دفاعی آنتی‌اکسیدان آنزیمی و غیر آنزیمی به تنش خشکی پاسخ میدهد. گیاه خارمریم در مرحله توسعه نهایی (20 هفته پس از کاشت) بیشترین محتوی فنل و فلاونوئید کل را داشت. بر این اساس، بهترین زمان برداشت آن مرحله توسعه نهایی می‌باشد که بیشترین ترکیبات پلی فنولیک را دارد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی؛ فلاونوئید؛ فعالیت آنتی‌اکسیدانی؛ متابولیت ثانویه؛ مراحل رشدی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effects of drought stress on biochemical traits and its relationship with growth stage in milk thistle (Silybum Marianum L.) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mostafa Sarani Mallak1؛ Maryam Allahdou2؛ Leila Mehravaran2؛ Halimeh Piri3 | ||
| 1Department of Plant Breeding and Biotechnology. Faculty of Agriculture. University of Zabol. Zabol. Iran. | ||
| 2Department of Plant Breeding and Biotechnology. Faculty of Agriculture. University of Zabol. Zabol. Iran | ||
| 3Department of water engineering. Faculty of Soil and Water. University of Zabol. Zabol. Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and objectives: Drought stress is the most critical factor limiting agricultural and medicinal plants' performance in arid and semi-arid areas. Silybum Marianum L. is a medicinal plant with antioxidant properties. In addition to the plant's genetic nature, flavonolignan production and accumulation are affected by various environmental conditions. The accumulation of secondary metabolites under drought stress was studied concerning the antioxidant defense system at the biochemical level. The purpose is to evaluate the secondary metabolites of milk thistle under non-stress conditions and different levels of drought stress and different growth conditions, as well as to identify the best level of moisture stress and the time of harvesting the plant to increase the effective compounds. Methodology: Milk thistle seeds were disinfected and transferred to a Petri dish containing filter paper and placed in a germinator at 25°C for germination. The germinated seeds were transferred to the pots and put under controlled temperature and humidity in the greenhouse of Hirmand city, Shandel village, located 25 km from Zabul city, Sistan, and Baluchistan province. Evaluation of the effect of drought stress at four different levels of irrigation (25, 50, 75, and 100% of water requirement respectively severe stress, moderate stress, mild stress, and non-stress) and in 3 growth stages (6, 13 and 20 weeks after planting) on biochemical traits including proline content (PC), carbohydrates content (CC), total phenol content (TPC), total flavonoid content (TFC), antioxidant activity and activity of antioxidant enzymes such as catalase (CA), ascorbate peroxidase (AP), guaiacol peroxidase (GP), superoxide dismutase (SOD) and polyphenol oxidase (PO) was carried out. The experiment was done as a factorial based on a completely randomized design with three replications. Data and errors were examined for normality. After confirming the normality of the data and errors, analysis of the variance of the traits and comparing the mean of the traits (LSR) was done at the 5% level. Results: The variance analysis of traits showed that the effect of different levels of irrigation, harvest time, and their interaction on all traits was significant. Comparison of the average interaction effect of irrigation treatment and harvest time of traits: proline content, carbohydrates content, phenol and flavonoid content, and antioxidant activity increased in all growth stages and the lowest and highest values were respectively observed in the growth stage 6 weeks after planting in 100 Percentage of water requirement and growth stage 20 weeks after harvesting in the condition of 25% water requirement. Therefore, the drought stress factor can be used to improve the effective substances of this plant. In addition, the final growth stage is the most appropriate time to harvest this plant due to the accumulation of secondary metabolites at this stage. The interaction effect of irrigation treatment and harvest time was not significant for the activity of guaiacol peroxidase enzyme, and for other antioxidant enzymes it showed that the highest activity of catalase enzyme was at the growth stage 6 weeks after planting in conditions of 25 and 50% water requirement, for ascorbate peroxidase enzyme, it belonged to the growth stage 6 weeks after planting in the condition of 100% water requirement, and for polyphenol oxidase and superoxide dismutase enzymes, it belonged to the growth stage 20 weeks after planting in the condition of 25% water requirement. These results indicate that antioxidant enzymes act differently at different growth stages and under various moisture stress conditions. Conclusion: The evaluation results of milk thistle in 4 irrigation regimes and three growth stages showed that most biochemical traits increased under stress conditions. This indicates that the milk thistle plant responds to drought stress through an enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense system. Milk thistle plants had the highest total phenolic and flavonoid content at the final development stage (20 weeks after planting). Therefore, the best time to harvest is at the final stage of development, which has the most polyphenolic compounds. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Antioxidant enzymes, flavonoid, antioxidant activity, secondary metabolite, developmental stages | ||
| مراجع | ||
|
- Ahmad, N., Abbasi, B.H. and Fazal, H., 2013. Evaluation of antioxidant activity and its association with plant development in Silybum marianum L. Industrial Crops and Products, 49: 164-168. - Alizadeh Yeloojeh, Kh., Saeidi, Gh. and P. Ehsanzadeh., 2019. Effectiveness of physiological traits in adopting safflower (Carthamus tinctorius L.) genotypes to water deficit condition. International Journal of Plant Production, 14(1): 1-10. - Alizadeh Yeloojeh, Kh., Saeidi, Gh. and Sabzalian, M.R., 2020. Drought stress improves the composition of secondary metabolites in safflower at the expense of reduction in seed yield and oil content. Industrial Crops and Products, 154: 112496. - Amiri, R., Nikbakht, A., Rahimmalek, M. and Hoseini, H., 2017. Variation in the essential oil composition, antioxidant capacity, and physiological characteristics of Plargonium graveolens L. inoculated with two species of Mycorrhizal Fungi under water deficit conditions. Journal of Plant Growth Regulation, 36: 502-515. - Ardestani, A. and Yazdanparast, R., 2007. Antioxidant and free radical scavenging potential of Achillea santolina extracts. Food Chemestry, 104: 21-29. - Askari, E. and Ehsanzadeh, P., 2015. Drought stress mitigation by foliar application of salicylic acid and their interactive effects on physiological characteristics of fennel (Foeniculum vulgare Mill.) genotypes. Acta Physiologiae Plantarum, 37: 4-14. - Ayaz, F.A., Kadioglu, A. and Turgut, R., 2000. Water stress effects on the content of low molecular weight carbohydras and phenolic acids in Ctenanthe setosa (Rosc.) Eichler. Canadian Journal of Plant Science, 80: 373-378. - Bates, L.S., Waldern, R.P. and Tear, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil, 39: 205-207. - Beers, G.R. and Sizer, I.W., 1952. A spectrophotometric method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase. Biological Chemistry, 195(1): 133-140. - Bozin, B., Mimica-Dukic, N., Samojlik, I., Goran, A. and Igic, R., 2008. Phenolics as antioxidants in garlic (Allium sativum L., Alliaceae). Food Chemistry, 111: 925-929. - Caser, M., Angiolillo, F., Chitarra, W., Lovisolo, C., Ruffoni, B., Pistelli, L. and Scariot, V., 2018. Eco physiological and phytochemical responses of Salvia sinaloensis Fern. to drought stress. Plant Growth Regulation, 84: 383-394. - Chang, C., Yang, M., Wen, H. and Chern, J., 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Food and Drug Analysis, 10: 178-182. - Dheeraj, A., Tailor, D., Singh, S.P. and Singh, R.P., 2018. Role of nutracuticals in cancer chemosensitization. Cancer Sensitizing Agents for Chemotherapy, 199-220. - Ebrahimian, S., Pirzad, A., Jalilian, J. and Rahimi, A., 2021. The Effect of Micronutrients Supplementation (Fe, Zn, B, and Mn) on Antioxidant Activity of Milk Thistle (Silybum marianum L.) under Rainfed Condition. Journal of Medicinal Plants and By-products, 1: 43-50. - Ebrahimzadeh, M.A., Pourmmorad, F. and Hafezi, S., 2008. Antioxidant activities of Iranian corn silk. Turkish Journal of Biology, 32: 43-49. - ElSayed, A.I., El-hamahmy, M.A.M., Rafudeen, M.S., Mohamed, A. and Omar, A.A., 2019. The impact of drought stress on antioxidant responses and accumulation of flavonolignans in milk thistle (Silibum marianum L. Gaertn). Plants, 8(611): 1-18. - Emami Bistgani, Z., Siadat, S.A., Bakhshandeh, A., Ghasemi Pirbalouti, A. and Hashemi, M., 2017. Morpho-physiological and phytochemical traits of (Thymus daenesis Celark.) in responses to deficit irrigation and chitosan. Acta Physiologiae Plantarum, 39(10): 231-243. - Esfandiari, E.A., Shakiba, M.R., Mahboob, S.A., Alyari, H. and Shahabivand, H., 2009. The effect of water stress on the antioxidant content, protective enzyme activities, proline content and lipid peroxidation in wheat seedling. Pakistan Journal of Biological Sciences, 11: 1916-1922. - Fielding, J.L. and Hall, J., 1978. A biochemical and cytochemical Study of peroxidase a activity in root pea. Journal of Experimental Botany, 29: 98-989. - Gholami Zali, A. and Ehsanzadeh, P., 2018. Exogenous proline improves osmoregulation, physiological functions, essential oil, and seed yield of fennel. Industrial Crops and Product, 111: 133-140. - Ghotbzadeh Kermani, S., Saeidi, Gh., Sabzalian, M.R. and Gianinetti, A., 2019. Drought stress influenced sesamin and sisamolin content and polyphenolic components in sesame (Sesamum indicum L.) populations with contrasting seed coat colors. Food Chemistry, 289: 360-368. - Hare, P.D. and Cress, W.A., 1997. Metabolic implications of stress-induced proline accumulation in plants. Plant Growth Regulation, 21: 79-102. - Huang, D., Ou, B. and Prior, R.L., 2005. The chemistry behind antioxidant capacity assays. Journal of agricultural and food chemistry, 53: 1841-1856. - Ibrahim, H.M. and El-Khateeb., 2019. Growth, yield and active constituents of milk thistle (Silybum marianum L. Gaertn) under drought stress. Science Journal of Bioscience and Bioengineering, 6(1): 1-8. - Janovitz-Klapp, A.H., Richard, F.C., Goupy, P.M. and Nicolas, J.J., 1990. Inhibition studies on apple polyphenol oxadase. Journal of Agricultural Food Chemistry, 38: 926-931. - Johari, M., 2010. Effect of water stress on yield and proline content of four wheat lines. African Journal of Biotechnology, 9: 36-40. - Khaleghi, A., Naderi, A., Brunetti, C., Maserti, B.A., Salami, S.A. and Babalar, M., 2019. Morphological, physiochemical and antioxidant responses of Maclura pomifera to drought stress. Nature, Scientific Reports, 9(1): 19250, 1-12. - Majidi, M.M., Shafiei-Koij, F., Pirnajmedin, F., Jami, M. and Radan, Z., 2021. Fatty acid profile, silymarin content and production properties of milk thistle (Silybum marianum) germplasm under different water environments. Crop and Pasture Science, 72(4): 302-310. - Nouraei, S., Rhimmalek, M. and Saeidi, Gh., 2018. Variation in polyphenolic composition, antioxidants and physiological characteristics of globe artichoke (Cynara cardunculus var. scolymus Hayek L.) as effected by drought stress. Science Horticulture, 233: 378-385. - Parviz, A. and Satyawati, S., 2008. Salt stress Phyto-biochemical responses of plants. Plant, soil and environment, 54: 89-99. - Razzaq, M., Akram, N.A., Ashraf, M., Nazz, H. and Al-Quraini, A., 2017. Intreractive effect of drought and nitrogen on growth, some key physiological attributes and oxidative defense system in carrot (Daucus carota L.) plants. Scientia Horticulture, 225: 373-379. - Selmar, D. and kleinwachter, M., 2013. Influencing the product quality by deliberately applying drought stress during the cultivation of medicinal plants. Industrial Crops and product, 42: 558-566. - Slinkard, K. and Singleton, V.L., 1977. Total phenol analysis automation and comparison with manual methods. American Journal of Enology and Viticulture, 28: 49-55. - Treutter, D., 2005. Significance of flavonoids in plant resistance and enhancement of their biosynthesis. Plant Biology, 7: 581-591. - Vosoughi, N., Gomarian, M., Ghasemi Pirbalouti, A., Khaghani, Sh. and Malekpoor, F., 2018. Essential oil composition and total phenolic, flavonoid contents, and antioxidant activity of sage (Salvia officinalis L.) extract under chitosan application and irrigation frequencies. Industrial Crops and Products, 117: 366-374. - Yousefzadeh Najafabadi, M. and Ehsanzadeh, P., 2017. Photosynthetic and antioxidative upregulations in drought-stressed sesame (Sesamum indicum L.) subjected to foliar-applied salicylic acid. Photosynthetica, 55: 611-622. - Zahir, A., Abbasi, B.H., Adil, M., Anjum, S. and Zia, M., 2014. Synergistic effects of drought stress and photoperiods phenology and secondary metabolism of Silybum marianum. Applied Biochemistry and Biotechnology, 174: 693-707. - Zhang, W., Gao, Z., Xie, Z., Lang, D., Zhou, L., Chu, Y., Zhao, Q., Zhang, X. and Zhao, Y., 2017. Effect of water stress on roots biomass and secondary metabolites plant Stellaria dichotoma L. Var. Lanceolata Bge. Science Horticulture, 224: 280-285. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,018 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 688 |
||