| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,029 |
| تعداد مقالات | 33,889 |
| تعداد مشاهده مقاله | 45,265,131 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 61,022,233 |
اثر کاربرد سدیم نیتروپروساید بر صفات گیاهی Salvia virgata Jacq. در شرایط تنش کادمیوم | ||
| تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران | ||
| مقاله 7، دوره 40، شماره 2 - شماره پیاپی 120، تیر 1403، صفحه 294-313 اصل مقاله (2.14 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijmapr.2023.363204.3359 | ||
| نویسندگان | ||
| فائزه بهشتی قله زو1؛ محمد مقدم* 2؛ لیلا سمیعی3 | ||
| 1دانشگاه فردوسی مشهد | ||
| 2گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد | ||
| 3گروه پژوهشی گیاهان زینتی، پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: در تولید گیاهان دارویی، حفظ کیفیت و ترکیب‌های مؤثر آنها چالشی اساسی است. جنس مریم‌گلی (Salvia spp.)، منبع سرشاری از ترکیب‌های بیولوژیک هستند که باعث انهدام رادیکال‌های آزاد و اثرهای آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی و ضد میکروبی این گیاهان می‌شوند. مریم‌گلی ترکه‌ای (Salvia virgata) دارای چندین فعالیت بیولوژیکی است و از آن برای درمان زخم‌ها و بیماری‌های مختلف پوستی و برای جلوگیری از سرطان خون استفاده می‌شود. کادمیوم به‌دلیل نیمه‌عمر زیستی طولانی، تحرک قابل توجه در خاک و ظرفیت جذب توسط گیاهان، یکی از سمّی‌ترین فلزات سنگین است. اثرهای منفی کادمیوم بر رشد، فعالیت‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهان، باعث کاهش کیفیت و عملکرد گیاهان می‌شود. سدیم نیتروپروساید با آزاد کردن نیتریک اکسید (NO)، در فرایندهای زیستی و پاسخ به تنش‌های مختلف دخالت دارد. مواد و روش‌ها: با هدف بررسی تأثیر سطوح مختلف سدیم نیتروپروساید در بهبود پاسخ گیاه مریم‌گلی ترکه‌ای (Salvia virgata) به تنش کادمیوم تحت شرایط درون شیشه‌ای، آزمایشی با طراحی فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد اجرا شد. فاکتورهای مورد مطالعه شامل سطوح مختلف کادمیوم (0 (شاهد)، 25، 50 و 100 میکرومولار) و سدیم نیتروپروساید (0 (شاهد)، 15 و 30 میکرومولار) بودند. از محیط کشت موراشیگ و اسکوگ برای کشت بذرها استفاده شد. در این آزمایش مقادیر مختلف نیترات کادمیوم قبل از تنظیم pH به محیط کشت اضافه گردید. سدیم نیتروپروساید به‌دلیل حساسیت به دمای بالا بعد از اتوکلاو و با فیلتر زیر لامینار به محیط اضافه گردید. در ابتدا، بذرها با استفاده از الکل 70% و هیپوکلریت سدیم 2% استریل شدند؛ سپس در محیط کشت کاشته شدند. پس از سه ماه رشد، گیاهچه‌ها از محیط کشت برداشته شدند. صفات رشدی شامل وزن تر و خشک بخش هوایی، ریشه و کل گیاهچه و صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی شامل رنگیزه‌های فتوسنتزی (اندازه‌گیری کلروفیل a، کلروفیل b، کاروتنوئید، کلروفیل کل و رنگیزه فتوسنتزی کل)، فلاونوئید، فنول کل، کربوهیدرات، پرولین، پروتئین و فعالیت آنتی‌اکسیدانی اندازه‌گیری شدند. تجزیه‌وتحلیل داده‌های بدست‌آمده از این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار Minitab انجام شد. مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون Bonferroni در سطح احتمال 5% انجام شد. نتایج: طبق نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها، اثر متقابل کادمیوم و نیتروپروساید بر وزن تر گیاهچه، طول اندام هوایی، کلروفیل a، کلروفیل b، کاروتنوئید، رنگیزه‌های فتوسنتزی کل، فنل کل، کربوهیدرات و پرولین در سطح احتمال 1% و وزن خشک گیاهچه، کلروفیل کل، فلاونوئید و پروتئین در سطح احتمال 5% معنی‌دار شد. اثر متقابل تیمارها بر فعالیت آنتی‌اکسیدانی معنی‌دار نشد؛ ولی اثرهای ساده آنها معنی‌دار شد. نتایج مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که تنش کادمیوم باعث کاهش وزن تر و خشک گیاهچه، طول اندام هوایی، کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید و رنگیزه‌های فتوسنتزی کل در گیاه مریم‌گلی ترکه‌ای شد و استفاده از سدیم نیتروپروساید منجر به بهبود این صفات گردید؛ به‌طوری که استفاده از 30 میکرومولار سدیم نیتروپروساید تحت تنش کادمیوم با غلظت 50 میکرومولار، بیشترین وزن تر و خشک گیاهچه و میزان پرولین را نشان داد و استفاده از 15 میکرومولار سدیم نیتروپروساید تحت تنش کادمیوم با غلظت 25 میکرومولار، بیشترین میزان طول اندام هوایی، کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید و رنگیزه‌های فتوسنتزی کل را نشان داد. همچنین، نتایج دیگر این پژوهش بیانگر آن بود که تنش کادمیوم منجر به افزایش فعالیت آنتی‌اکسیدانی، میزان فلاونوئید کل، فنل کل، کربوهیدرات محلول، پرولین و پروتئین در گیاه مریم‌گلی ترکه‌ای شد؛ اما استفاده از سدیم نیتروپروساید باعث بهبود تأثیرات منفی تنش کادمیوم می‌گردید؛ به‌طوری که استفاده از 30 میکرومولار سدیم نیتروپروساید منجر به افزایش فلاونوئید کل، فنل کل، کربوهیدرات محلول و پروتئین در شرایط تنش کادمیوم با غلظت 25 میکرومولار شد. نتیجه‌گیری: نتایج نشان دادند که تنش کادمیوم باعث کاهش رشد و عملکردهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهان می‌شود، اما استفاده از سدیم نیتروپروساید توانست تأثیرات منفی کادمیوم را بهبود بدهد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که سدیم نیتروپروساید می‌تواند به‌عنوان یک ابزار مؤثر در مدیریت تنش‌های کادمیومی در گیاهان دارویی مورد استفاده قرار گیرد و به بهبود رشد و کیفیت این گیاهان کمک کند. این تحقیق علاوه بر افزایش اطلاعات ما درباره سازوکار‌های پاسخ گیاهان به تنش کادمیومی، به تحلیل تأثیر سدیم نیتروپروساید در مواجهه با آلاینده‌های زیست‌محیطی کمک می‌کند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پروتئین؛ پرولین؛ رنگیزه‌های فتوسنتزی؛ فنول کل؛ فلاونوئید | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The effect of sodium nitroprusside application on Salvia virgata Jacq. plant traits under cadmium stress conditions | ||
| نویسندگان [English] | ||
| F. Beheshti Qolezo1؛ M. Moghaddam2؛ L. Samiei3 | ||
| 1Ferdowsi University Mashhad | ||
| 2Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran | ||
| 3Dep. Ornamental Plants, Research Centre for Plant Sciences, Ferdowsi University Mashhad, Mashhad, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and objectives: Maintaining medicinal plants' quality and effective compounds is a fundamental challenge. Salvia L. has antioxidant, anti-inflammatory, and antimicrobial properties and is a rich source of biological compounds that destroy free radicals. Salvia virgate Jacq. has several biological activities and is used to treat wounds and various skin diseases and prevent blood cancer. Cadmium is one of the most toxic heavy metals due to its long biological half-life, significant mobility in soil, and capacity to be absorbed by plants. Cadmium's negative effects on plant growth, and physiological and biochemical activities reduce plant quality and performance. Sodium nitroprusside is involved in biological processes and responds to various stresses by releasing nitric oxide (NO). Methodology: To investigate the effect of different levels of sodium nitroprusside on improving the response of salvia virgata to cadmium stress under in vitro conditions, an experiment was conducted in the Research Institute of Plant Sciences of the Ferdowsi University of Mashhad with a factorial design based on a completely randomized design with four replications. The studied factors included different levels of cadmium (0 (control), 25, 50, and 100 µM) and sodium nitroprusside (0 (control), 15, and 30 µM). Murashig and Skoog culture media were used for seed cultivation. In this experiment, different amounts of cadmium nitrate were added to the culture medium before adjusting the pH. Sodium nitroprusside was added to the medium after autoclaving and a sub-laminar filter due to its sensitivity to high temperatures. At first, the seeds were sterilized with 70% alcohol and 2% sodium hypochlorite; then, they were planted in a culture medium. After three months of growth, the seedlings were removed from the culture medium. Growth traits include the fresh and dry weight of the aerial part, root, and whole seedling, and physiological and biochemical traits including photosynthetic pigments (measurement of chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid, total chlorophyll, and total photosynthetic pigment), flavonoid, total phenol, carbohydrate, proline, protein, and antioxidant activity were measured. The data obtained from this research were analyzed by Minitab software. The mean comparisons were done by the Bonferroni test at the five percent probability level. Results: According to the results of the analysis of variance of the data, the interaction effect of cadmium and nitroprusside on seedling fresh weight, chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid, total photosynthetic pigments, total phenol, carbohydrate and proline at the probability level of one percent and seedling dry weight, total chlorophyll, flavonoid, and protein were significant at the five percent probability level. The interaction effect of treatments on antioxidant activity was not significant, but their simple effects were significant. The results of the mean comparison of the data indicated that cadmium stress decreased the fresh and dry weight of seedlings, chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, carotenoids, and total photosynthetic pigments in S. virgata, and the application of sodium nitroprusside led to the improvement of these traits; so that the application of 30 μM sodium nitroprusside under cadmium stress with a 50 μM concentration showed the highest fresh and dry weight of seedlings and the proline content, and the application of 15 μM sodium nitroprusside under cadmium stress with a 25 μM concentration showed the highest amount of photosynthetic pigments. Also, this research indicated that cadmium stress increased antioxidant activity, total flavonoid, total phenol, soluble carbohydrate, proline, and protein in the S. virgata plant. However, sodium nitroprusside application improved these negative effects of cadmium stress. So, the application of 30 μM sodium nitroprusside led to an increase in total flavonoid, total phenol, soluble carbohydrate, and protein under cadmium stress conditions at 25 μM concentration. Conclusion: The results showed that cadmium stress reduces plant growth and physiological and biochemical functions, but sodium nitroprusside application could improve cadmium's negative effects. These findings show that sodium nitroprusside can be used as an effective instrument in cadmium stress management in medicinal plants and help to improve the growth and quality of these plants. This research, in addition to enhancing our knowledge about the mechanisms of plants' response to cadmium stress, helps to analyze the effect of sodium nitroprusside in exposure to environmental life pollutants. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Protein, proline, photocentric pigments, total phenol, flavonoid | ||
| مراجع | ||
|
- Amari, T., Ghnaya, T. and Abdelly, C., 2017. Nickel, cadmium and lead phytotoxicity and potential of halophytic plants in heavy metal extraction. South African Journal of Botany, 111: 99-110. - Amini, F. and Balouchi, H., 2017. The effect of heavy metals and different combination of planting beds on antioxidant enzymes in pinto bean (Phaseolus vulgaris L. cv. Sadri). Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 30(3): 498-511. - Amirmoradi, Sh., Rezvani Moghaddam, P., Koocheki, A., Danesh, Sh. and Fotovat, A., 2016. Study of sage (Salvia officinalis L.) cultivation in condition of using irrigated water polluted by cadmium and lead, Journal of Water and Soil, 29(5): 1360-1375. - Asghari, M., Masoumi Zavariyan, A. and Yousefi Rad, M., 2020. Investigating the effect of sodium nitroprusside in reducing cadmium toxicity in basil (Ocimum basilicum L.) plant. Environmental Stresses in Crop Sciences, 13(3): 1009-1018. - Azizi, I., Esmaielpour, B. and Fatemi, H., 2021. Exogenous nitric oxide on morphological, biochemical and antioxidant enzyme activity on savory (Satureja Hortensis L.) plants under cadmium stress. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 20(6): 417-423. - Baharvandi, F., Feizian, M., Abdi, S. and Alinejadian, A., 2023. Effect of different feedstock and their biochars on the growth of peppermint (Mentha piperita L.) in cadmium-contaminated soil. Iranian Journal of Soil Research, 37(1): 33-49. - Baniasadi, F., Arghavani, M., Saffari, V.R. and Mansouri, M., 2021. Effects of exogenous nitric oxide on cadmium toxicity by studying some of morphophysiological and biochemical characteristics of cock's comb (Celosia argentea var. plumosa). plumosa. Iranian Journal of Horticultural Science, 52(3): 743-754. - Barghi, A., Golipoori, A., Ghavidel, A. and Sedghi, M., 2021. Effect of plant growth promoting rhizobacteria, salicylic acid and brassinosteroid on physiological properties of Black Mustard in cadmium stress condition. Journal of Plant Production Research, 28(1): 153-168. - Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39(1): 205-207. - 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(1-2): 248-254. - Chang, C.C., Yang, M.H., Wen, H.M. and Chern, J.C., 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analysis, 10(3): 114-123. - Chen, W., Dong, Y., Hu, G. and Bai, X., 2018. Effects of exogenous nitric oxide on cadmium toxicity and antioxidative system in Perennial ryegrass. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 18(1): 129-143. - Danaee, E. and Abdossi, V., 2022. The effects of drought stress and sodium nitroprusside on growth indices and enzymatic activity of Satureja hortensis. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 35(2): 326-341. - Dere, Ş., GÜNEŞ, T. and Sivaci, R., 1998. Spectrophotometric determination of chlorophyll-A, B and totalcarotenoid contents of some algae species using different solvents. Turkish Journal of Botany, 22(1): 13-18. - Ebrahimi, M., Karimi, R. and Amerian, M., 2019. The effect of foliar application of nitric oxide in alleviating of salt stress in bidaneh sefid grapevine cultivar. Iranian Journal of Plant Biology, 11(1): 59-64. - Ergul, M., Atas, M., Bal, H., Ucar, E., Eruygur, N., Senkal, B.C. and Uskutoglu, T., 2021. Pharmacological and biological features of ethanol extract of Salvia virgata Jacq. Medicine, 10(4): 1103-1109. - Gerami, M., Ghorbani, A. and Karimi, S., 2018. Role of salicylic acid pretreatment in alleviating cadmium-induced toxicity in Salvia officinalis L. Iranian Journal of Plant Biology, 10(1): 81-96. - Gao, X., Ohlander, M., Jeppsson, N., Björk, L. and Trajkovski, V., 2000. Changes in antioxidant effects and their relationship to phytonutrients in fruits of sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) during maturation. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(5): 1485-1490. - Gorgini Shabankareh, H. and Khorasani Nejad, S., 2017. The Effect of sodium nitroprusside on some physiological and biochemical characteristics of medicinal plant Marze (Satureja khuzestanica) under water deficit regimes. Journal of Plant Production Research, 24(3): 55-70. (In Persian) - Guzel, K.S., Ulger, M. and Kahraman, A., 2021. Phytochemical analysis, antioxidant and antimicrobial activities of Salvia virgata mericarps. Botanica Serbica, 45(2): 223-231. - Hamidi, H., Masoudian, N. and Saeedisar, S., 2017. Nitric oxide effect on proline, soluble sugars and activity of antioxidant enzymes in Pb stress terms in Brassica napus L. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 29(4): 775-782. - Heydari, Z., Yavari, A., Jafari, L. and Mumivand, H., 2020. Study on the chemical diversity of essential oil from different plant parts of Salvia sharifii Rech. f. & Esfand. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 36(4): 627-641. - Heidari, M., Esmaeilzadeh Bahabadi, S. and Sangtarash, M., 2021. Effect of salicylic acid on physiological and biochemical characteristics of Melissa officinalis L. under cadmium stress. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 34(3): 694-707. - İnan, Y., Kurt-Celep, I., Akyüz, S., Barak, T.H., Celep, E. and Yesilada, E., 2021. An investigation on the enzyme inhibitory activities, phenolic profile and antioxidant potentials of Salvia virgata Jacq. South African Journal of Botany, 143: 350-358. - Izadi, Z. and Mirazi, N., 2022. Effect of foliar application of sodium nitroprusside on some morphological, physiological and biochemical properties of marigold plant (Calendula officinalis L.) under different irrigation regimes. Journal of Plant Production Technology, 21(1): 1-17. - Jafarhaddadian, E., Zoufan, P. and Shafiei, M., 2021. Effect of NaCl on Cd stress modulation, antioxidant system and Cd uptake and accumulation in Malva parviflora L. Iranian Journal of Plant Biology, 12(4): 59-76. - Jafari, S., Daneshvar, M.H., Salehi Salmi, M.R. and Lotfi Jalal-Abadi, A., 2017. Influence of putrescine and thidiazuron on in vitro organogenesis in Salvia officinalis L. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 25(2): 201-211. - Jamzad, Z. and Moein, F., 2017. The conservation status of Salvia aristata, a rare species of the genus Salvia. Iran Nature, 2(3): 92-95 (In Persian) - Kamalvand, A.A., Hosseini Sarghein, S. and Karamian, R., 2022. Impact of cadmium stress on growth and physiological responses of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.). Journal of Plant Physiology and Breeding, 12(1): 51-65. - Khanpour-Ardestani, N., 2015. Effect of methyl jasmonate on antioxidant enzyme activities, phenolic and flavonoid compounds in Scrophularia striata cell culture. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 27(5): 840-853. - Mohsenzadeh, S. and Sheikhpour Jalaly, M., 2019. Effect of nanoabsorbent on removal of cadmium heavy metal from water and study of maize growth. Journal of Environmental Science Studies, 4(4): 2037-2045. - Mousavi, N. and Razavizadeh, R., 2021. Evaluation of changes in phenolic compounds and secondary metabolites of calluses and seedlings of Mellissa officinalis L. under cadmium heavy metal stress. Journal of Plant Process and Function, 10(41): 17-34. - Nabaei, M. and Amooaghaie, R., 2019. Nitric oxide is involved in the regulation of melatonin-induced antioxidant responses in Catharanthus roseus roots under cadmium stress. Botany, 97(12): 681-690. - Narimani, R., Moghaddam, M. and Shokouhi, D., 2017. The effect of different concentrations of sodium nitroprusside in alleviating oxidative damages caused by water stress of polyethylene glycol in medicinal plant of Catmint hairless under in vitro condition. Journal of Plant Productions, 40(3): 77-88. - Ourmazd, P. and Chalabian, F., 2006. Tissue culture and organogenesis of Salvia nemorosa. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 14(2): 69-79. (In Persian) - Paquin, R. and Lechasseur, P., 1979. Observations surune méthode de dosage de la proline libre dans les extraits de plantes. Canadian Journal of Botany, 57(18): 1851-1854. - Samiei, L., Pahnehkolayi, M.D., Karimian, Z. and Nabati, J., 2020. Morpho-Physiological responses of halophyte Climacoptera crassa to salinity and heavy metal stresses in in vitro condition. South African Journal of Botany, 131: 468-474. - Şenkal, B.C., Uskutoğlu, T., Cesur, C., Özavci, V. and Doğan, H., 2019. Determination of essential oil components, mineral matter, and heavy metal content of Salvia virgata Jacq. grown in culture conditions. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 43(4): 395-404. - Sharma, A., Soares, C., Sousa, B., Martins, M., Kumar, V., Shahzad, B., Sidhu, G., Bali, A., Asgher, M., Bhardwaj, R., Thukral, A., Fidalgo, F. and Zheng, B., 2020. Nitric oxide‐mediated regulation of oxidative stress in plants under metal stress: a review on molecular and biochemical aspects. Physiologia Plantarum, 168(2): 318-344. - Yang, H., Dong, Y., Du, H., Shi, H., Peng, Y. and Li, X., 2011. Antioxidant compounds from propolis collected in Anhui, China. Molecules, 16(4): 3444-3455. - Yilar, M., Kadiouglu, İ. and Telci, İ. 2017. Essential Oils’ Compositions of Salvia virgata Jacq. and Salvia candidissima subsp. candidissima Vahl. Growing in Natural Habitats of Tokat Province. Turkish Journal of Weed Science, 20(1): 70-77. - Zulfiqar, U., Ayub, A., Hussain, S., Waraich, E.A., El-Esawi, M.A., Ishfaq, M., Ahmad, M., Ali, N. and Maqsood, M.F., 2022. Cadmium toxicity in plants: Recent progress on morpho-physiological effects and remediation strategies. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 22(1): 212-269. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 405 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 390 |
||