اثر محلول‌پاشی آهن و روی بر برخی صفات بیوشیمیایی گیاه آویشن باغی (Thymus vulgaris L.) تحت کمبود نیتروژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مرکز آموزش عالی شهید باکری میاندوآب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 استادیار، مرکز آموزش عالی شهید باکری میاندوآب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

یکی از مهمترین علل محدود کننده رشد گیاهان کمبود مواد غذایی خاک است. نیتروژن به عنوان یکی از عناصر غذایی پرمصرف و ضروری برای تولید گیاه به شمار می‌رود که کمبود آن در بسیاری از مناطق کشور رایج است. یکی از روش‌های تامین نیاز غذایی گیاهان، کاربرد عناصر به صورت تغذیه برگی است. در مطالعه حاضر اثر محلول‌پاشی عناصر میکرو (آهن و روی) بر برخی صفات رشدی و بیوشیمیایی گیاه آویشن باغی از جمله طول و وزن خشک ریشه و اندام هوایی، سطح برگ، محتوای نسبی آب برگ، کلروفیل، قند محلول، پرولین و آنزیم‌های کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز و محتوای اسانس تحت کمبود نیتروژن مورد ارزیابی قرار گرفت. تیمارهای آزمایش شامل کمبود نیتروژن در دو سطح نرمال و کمبود و محلول‌پاشی عناصر کم‌مصرف (آهن و روی) در سه سطح شاهد، یک درصد و دو درصد از منبع سولفات آهن و سولفات روی بود. نتایج حاصل نشان داد که کمبود نیتروژن باعث کاهش محتوای کلروفیل و افزایش کاروتنوئید نسبت به شاهد شد. محتوای قند محلول، پرولین و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در ریشه و برگ گیاه آویشن در شرایط کمبود نیتروژن افزایش یافت. محلول‌پاشی با عناصر کم-مصرف باعث بهبود کمبود نیتروژن شد و به طور کلی عنصر روی نسبت به آهن اثر بارزتری بر فاکتورهای بیوشیمیایی داشت. ترکیب اصلی اسانس آویشن تیمول بود که در شرایط کمبود نیتروژن و همچنین تحت محلول‌پاشی با عناصر کم‌مصرف افزایش یافت. بین فعالیت کاتالاز گیاه با فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز آن نیز همبستگی مثبت معنی داری (9/0

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of iron and zinc foliar application on some biochemical traits of Thymus (Thymus vulgaris L.) plant under nitrogen deficiency

نویسندگان [English]

  • Zeinab Asle Mohammadi 1
  • Nayer Mohammadkhani 2
  • Moslem Servati 2

1 MSc student, Shahid Bakeri High Education Center of Miandoab, Urmia University, Urmia, Iran

2 Assistant Professor, Shahid Bakeri High Education Center of Miandoab, Urmia University, Urmia, Iran

چکیده [English]

One of the most important causes limiting the growth of plants is soil nutrient deficiency. Nitrogen is considered as one of the essential nutrients for plant production and its deficiency is common in many parts of the country. One of the ways to provide nutrients for plants is foliar application of them. In present study the effect of soluble micronutrients (iron and zinc) on some of the biochemical traits of thyme, including length and dry weights of root and leaf, leaf area, relative water content, chlorophyll, soluble sugar and proline contents and catalase and ascorbate peroxidase enzymes activity and essential oil constitutes was evaluated under nitrogen deficiency. Treatments included nitrogen deficiency at two levels of normal and deficiency and foliar spraying of micronutrients (iron and zinc) in three levels of control, one percent and two percent of the source iron sulfate and zinc sulfate. The results showed nitrogen deficiency reduced the chlorophyll content and increased carotenoids content compare to control. soluble sugar and proline contents and the activity of antioxidant enzymes increased in roots and leaves of thyme plant in nitrogen deficiency conditions. Spraying micronutrients improved nitrogen deficiency conditions, and in general, zinc nutrient had a more significant effect on biochemical factors compare to iron. The main constitute of thyme essential oil was thymol, that increased under nitrogen deficiency and also leaf nutrition by micronutrients. There was a significant correlation (P0.7) between catalase activity and ascorbate peroxidase activity of plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ascorbate peroxidase
  • Leaf nutrition
  • Proline
  • Soluble sugar
  • Thymus vulgaris

اثر محلول­پاشی آهن و روی بر برخی صفات بیوشیمیایی گیاه آویشن باغی

(Thymus vulgaris L.) تحت کمبود نیتروژن

زینب اصل محمدی1، نیر محمدخانی1* و مسلم ثروتی2

1 ایران، ارومیه، دانشگاه ارومیه، مرکز آموزش عالی شهید باکری میاندوآب، گروه گیاهان دارویی

2 ایران، ارومیه، دانشگاه ارومیه، مرکز آموزش عالی شهید باکری میاندوآب، گروه علوم خاک

تاریخ دریافت: 19/12/1398          تاریخ پذیرش: 24/02/1399

چکیده

یکی از مهمترین علل محدود کننده رشد گیاهان کمبود مواد غذایی خاک است. نیتروژن به عنوان یکی از عناصر غذایی پرمصرف و ضروری برای تولید گیاه به شمار می­رود که کمبود آن در بسیاری از مناطق کشور رایج است. یکی از روش­های تامین نیاز غذایی گیاهان، کاربرد عناصر به صورت تغذیه برگی است. در مطالعه حاضر اثر محلول­پاشی عناصر میکرو (آهن و روی) بر برخی صفات رشدی و بیوشیمیایی گیاه آویشن باغی از جمله طول و وزن خشک ریشه و اندام هوایی، سطح برگ، محتوای نسبی آب برگ، کلروفیل، قند محلول، پرولین و آنزیم­های کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز و محتوای اسانس تحت کمبود نیتروژن مورد ارزیابی قرار گرفت. به همین ­منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در گلخانه به اجرا در آمد. تیمارهای آزمایش شامل کمبود نیتروژن در دو سطح نرمال و کمبود و محلول­پاشی عناصر کم­مصرف (آهن و روی) در سه سطح شاهد، یک درصد و دو درصد از منبع سولفات آهن و سولفات روی بود. نتایج حاصل نشان داد که اثر محلول­پاشی بر فاکتورهای رشدی معنی­دار بود، در گیاهان نرمال (هوگلند کامل) محلول­پاشی باعث افزایش طول اندام هوایی و آهن 2% باعث افزایش وزن خشک اندام هوایی شد. محلول­پاشی همچنین محتوای نسبی آب برگ را در گیاهان تیمار شده با هوگلند کامل افزایش داد. کمبود نیتروژن باعث کاهش محتوای کلروفیل و افزایش کاروتنوئید نسبت به شاهد شد. محتوای قند محلول، پرولین و فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان در ریشه و برگ گیاه آویشن در شرایط کمبود نیتروژن افزایش یافت. محلول­پاشی با عناصر کم­مصرف باعث بهبود کمبود نیتروژن شد و به طور کلی عنصر روی نسبت به آهن اثر بارزتری بر فاکتورهای بیوشیمیایی داشت. ترکیب اصلی اسانس آویشن تیمول بود که در شرایط کمبود نیتروژن و همچنین تحت محلول­پاشی با عناصر کم­مصرف افزایش یافت. بین قند برگ با فعالیت آنزیم­های پراکسیداز و کاتالاز  برگ و ریشه همبستگی مثبت معنی داری (01/0P<، 7/0<r) وجود داشت و بین فعالیت کاتالاز گیاه با فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز آن نیز همبستگی مثبت معنی داری (9/0<r) مشاهده شد.

واژه های کلیدی: آسکوربات پراکسیداز، پرولین، قند محلول، کاتالاز، Thymus vulgaris.

* نویسنده مسئول، تلفن: 09144202600، پست الکترونیکی: n.mohammadkhani@urmia.ac.ir

مقدمه

 

گیاه آویشن باغی با نام علمیThymus vulgaris L.   از تیره نعناعیان و دارای ساختار بوته­ای و چند ساله است (51). اسانس آویشن آنتی بیوتیک بسیار قوی بوده و مونوترپن­های موجود در این گیاه نیز دارای اثرات ضد تشنجی، ضد التهاب و ضد سرفه هستند (39). مهم­ترین ترکیبات آویشن عبارتند از: تیمول، کارواکرول، پاراسیمن و تیو کاریوفیلن (51).

اثر قابل توجه عنصر نیتروژن در افزایش میزان محصول از یک سو و کاهش میزان آن در خاک از سوی دیگر، باعث شده است  که محققان به طور فزاینده­ای به مطالعه اثر نیتروژن در انواع گیاهان بپردازند، برای مثال گیاهانی که علائم کمبود نیتروژن دارند رشد کند داشته و ضعیف هستند و بطور شاخص گیاهان رنگ پریده می­باشند و با پیشرفت کمبود برگ­های مسن زرد رنگ می­شوند. کمبود باعث کاهش کیفیت محصول و پیری زود هنگام گیاه می­شود (2).

ﺟﻬﺖ افزایش کمی و کیفی و ﺗﻮﻟﻴﺪ مناسب گیاهان عالی، تغذیه معدنی آن‌ها امری مهم و ضروری به نظر می‌رسد. در این بین عناصر ریز مغذی جایگاه ویژه­ای دارند و باید توجه بیشتری به آن­ها معطوف گردد. این عناصر در سطح کمی مصرف می­شوند، اما اعمال حیاتی بسیار مهمی مانند فرآیند فتوسنتز وتنفس را در گیاهان کنترل می­کنند. کاربرد ریزمغذی­ها به روش محلول­پاشی می­تواند وضعیت رشد گیاه را بهبود بخشد (37). مواد غذایی را می­توان به عنوان کود تهیه کرد و به شکل محلول­پاشی به عنوان یک شکل تغذیه­ای به طور مستقیم در اختیار برگ­های گیاه قرار داد (10).

محلول‌پاشی عناصر غذایی یکی از روش‌های معمول تأمین نیاز غذایی گیاهان عالی است که کارایی آن وقتی شرایط خاک برای دسترسی عناصر نامناسب است، بیشتر از مصرف خاکی کود می‌باشد (21). Ramroudi و همکاران (41) بیان نمودند که کاربرد محلول­پاشی عناصر ریزمغذی می­تواند نقش مفیدی بر بهبود خصوصیات کمی و کیفی گیاهان از جمله اسفرزه (Plantago ovata Forsk) ایفا نماید. عناصر ریز مغذی اثرات سودمند زیادی روی گیاهان دارند زیرا آن­ها در متابولیسم کربوهیدرات­ها و نیتروژن، همچنین در مقاومت گیاه به شرایط نامطلوب محیطی و دیگر فرآیندها دخیل می­باشند (33). تاثیر مثبت استفاده از عناصر ریز مغذی بر رشد محصول ممکن است به نقش این عناصر در بهبود جذب مواد غذایی، فتوسنتز و سینک بهتر و نیز نقش حیاتی این عناصر در فرایندهای بیوشیمایی مختلف یاشد (27). این عناصر برای رشد طبیعی گیاهان مورد نیاز هستند و ضمن شرکت در ساختار بعضی از اندامک‌ها، در بسیاری از واکنش­های بیوشیمیایی گیاه دخالت دارند (44).

ﮔﻴﺎﻫﺎن در ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﻣﺘﻔﺎوت، ﺑﺮای ﺗﻨﻈﻴﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ اﺳﻤﺰی درون ﺳﻠﻮل، ﻣﻮاد ﻣﺤﻠﻮل ﺑﺎ وزن ﻣﻮﻟﻜﻮﻟﻲ ﻛﻢ و ﺳﺎزﮔﺎر را ﺗﻮلید و تجمع می­دهند. این مواد عموما شامل اﺳﻴﺪﻫﺎی آﻣﻴﻨﻪ، ﻗﻨﺪﻫﺎ ﻣﺤﻠﻮل واﺳﻴﺪﻫﺎی آلی می­باشد که در بین آن­ها احتمالا پرولین گسترده­ترین نوع اسمولیت است (1). تجمع قندهای محلول در قسمت­های مختلف گیاهان در پاسخ به تنش­های محیطی مختلف افزایش می­یابد. محققین زیادی به نقش قندهای محلول در حفاظت سلول­ها در برابر تنش­ها اشاره کرده­اند (22). پرولین یک شاخص قابل اطمینان برای مطالعه اثر تنش­های محیطی روی گیاهان است (17). برخی اظهار داشتند که تجمع پرولین در گیاهان عالی، واکنشی عمومی به تنش است و در پایداری ساختارهای غشایی و پروتئین­ها، خنثی سازی رادیکال­های آزاد و تنظیم پتانسیل اسمزی در شرایط تنش نقش اساسی دارد (26). ریزمغذی روی در سنتز کربوهیدرات و سوخت و ساز پروتئین و اسیدهای آمینه­ای مانند پرولین نقش اساسی دارد (29). تجمع پرولین در شرایط تنش به دلیل فعال شدن بیوسنتز و غیر فعال شدن تجزیه آن است (16) و در همه اندامک­های گیاهی تحت تنش به ویژه برگ­ها افزایش می­یابد.

طی تنش ﮐﻠﺮوﻓﯿـﻞﻫـﺎ در ﮐﻠﺮوﭘﻼﺳـﺖ  ﺗﺠﺰﯾـﻪ و ﺳـﺎﺧﺘﺎرﻫﺎی ﺗﯿﻼﮐﻮﺋﯿﺪ ﻧﺎﭘﺪﯾﺪ و ﺑﺎﻋﺚ ﺗﻮﻟﯿـﺪ اﮐﺴـﯿﮋن ﻓﻌـﺎل ﻫﻤـﺮاه ﺑـﺎ ﮐﺎﻫﺶ و تجزیه کلروفیل می­شود (46). ﺳﻠﻮلﻫﺎی ﮔﯿﺎﻫﯽ ﺑﺮای ﻣﻘﺎﺑﻠﻪ ﺑﺎ آﺛـﺎر ﻣﻨﻔـﯽ ﺗـﻨﺶﻫـﺎی ﻣﺤﯿﻄﯽ از ﺳﺎزوﮐﺎرﻫﺎی دﻓﺎﻋﯽ وﯾﮋه­ای ﺑﺮﺧﻮردارﻧـﺪ ﮐـﻪ از ﻫﻤﮑﺎری آﻧﺰﯾﻢ آﻧﺘﯽ ﻫﺎی سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، پراکسیداز (13) و آنتی اکسیدان­های کارتنوئید، آسکوربات و گلوتاتیون تشکیل شده است. ﻫﻤﮑﺎری اﯾﻦ اﺟﺰا ﺑﺎ ﯾﮑـﺪﯾﮕﺮ ﺳـﺒﺐ ﺗﺸـﮑﯿﻞ ﭼﺮﺧـﻪﻫـﺎی ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻬﻤﯽ نظیر آﺳﮑﻮرﺑﺎت -ﮔﻠﻮﺗﺎﺗﯿﻮن، ﻣﻬﻠﺮ و ﮔﺰاﻧﺘﻮﻓﯿـﻞ خواهد شد (34). اجزای این چرخه­ها سازوکارهای دفاعی است که ﺳﻠﻮل را ﻗﺎدر می­ﺳﺎزد ﺗﺎ از ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻓـﺮمﻫـﺎی ﻓﻌـﺎل اﮐﺴﯿﮋن پیشگیری ﮐﻨﺪ ﯾﺎ اﯾﻨﮑﻪ آن­ها را ﺟﻤـﻊآوری ﮐﻨـﺪ و آﺛــﺎر ﻣﻀــﺮ آن­ها را کاهش دﻫــﺪ (53). ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺮرﺳﯽ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺣﺎﮐﯽ از آن اﺳﺖ  که ﯾﻮنﻫﺎی ﻓﻠﺰی ﻫﻤﭽﻮن آﻫﻦ، روی، ﻣﺲ، ﻣﻨﮕﻨﺰ و ﻣﻨﯿﺰﯾﻢ به عنوان ﮐﻮﻓﺎﮐﺘﻮر در ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﺑﺴﯿﺎری از  آﻧـﺰﯾﻢ ﻫـﺎی آﻧﺘـﯽ اﮐﺴـﯿﺪاﻧﯽ  ﻣﺸـﺎرﮐﺖ  می­کنند و در  ﺷـﺮاﯾﻂ  ﮐﻤﺒـﻮد  ﻋﻨﺎﺻـﺮ  رﯾﺰﻣﻐـﺬی،  ﻓﻌﺎﻟﯿـﺖ آﻧﺰﯾﻢﻫﺎی آﻧﺘﯽ اﮐﺴﯿﺪان کاهش ­می­یابد. همین امر به افزایش حساسیت گیاهان به تنش­های محیط می­انجامد (15).

با توجه با مطالب ذکر شده انتظار می­رود که با محلول­پاشی عناصر آهن و روی در گیاه آویشن اثرات ناشی از کمبود نیتروژن را که در اغلب خاک­های ایران حاکم است تعدیل نموده و از طرف دیگر نیز از اثرات نامطلوب ناشی از مصرف بی­رویه کودهای نیتروژنه و هدررفت سرمایه ملی و آلوده­شدن محیط زیست جلوگیری به­عمل آورد. لذا هدف از پژوهش حاضر اثر محلول پاشی آهن و روی بر فاکتورهای رشدی از جمله طول ریشه و اندام هوایی، وزن خشک ریشه و اندام هوایی، محتوای نسبی آب برگ و سطح برگ، محتوای کلروفیل، قند محلول، پرولین و آنزیم های آسکوربات پراکسیداز و کاتالاز و همچنین اجزا تشکیل دهنده اسانس گیاه آویشن باغی تحت شرایط کمبود نیتروژن می­باشد.

مواد و روشها

به­منظور ارزیابی اثر محلول­پاشی عناصر میکرو (آهن و روی) بر برخی صفات بیوشیمایی گیاه آویشن از جمله کلروفیل، قند محلول، پرولین و آنزیم­های کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز تحت کمبود نیتروژن آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل دو عاملی 5×2، که فاکتور اول شامل دو سطح نیتروژن خاک (هوگلند کامل و کمبود نیتروژن) و فاکتور دوم شامل محلول­پاشی عناصر ریزمغذی در 5 سطح (آهن 1%، آهن 2%، روی 1%، روی 2% و شاهد (محلولپاشی با آب مقطر)) در سه تکرار در گلخانه مرکز آموزش عالی شهید باکری دانشگاه ارومیه به اجرا در آمد. برای این منظور، نشاء­های یک ماهه آویشن از شرکت زرین گیاه ارومیه تهیه و در گلدان­هایی با عمق و قطر 18 سانتی­متر کاشته شد. خاک استفاده شده دارای بافت لوم شنی (جدول 1) بود. آستانه کمبود برای نیتروژن 1/0 تا 2/0 درصد و میزان نیتروژن خاک اولیه 038/0 درصد بود، پس خاک اولیه کمبود نیتروژن داشت. نشاء­های کاشته­شده ابتدا با محلول غذایی هوگلند یک چهارم، سپس با یک دوم و نهایتا با محلول تمام قدرت (حاوی نمک­های موجود در محلول غذایی هوگلند با غلظت کامل) آبیاری شدند. دوره­های آبیاری هر دو روز یکبار بود به این ترتیب که یکبار با آب معمولی و پس از دو روز با محلول غذایی هوگلند آبیاری انجام شد، و به همین ترتیب تا پایان دوره تیمار گیاه ادامه داشت. دوره­های آبیاری هر دو روز یکبار بود به این ترتیب که یکبار با آب معمولی آبیاری و پس از دو روز آبیاری  با محلول غذایی  هوگلند انجام شده و به همین ترتیب تا پایان دوره تیمار آبیاری گیاه ادامه داشت. کمبود نیتروژن بر گیاهان سه ماهه در مرحله رشد رویشی اعمال شد به این صورت که ابتدا نیتروژن محلول غذایی به نصف و پس از گذشت 15 روز به یک چهارم و در نهایت به صفر کاهش یافت. هم­زمان با اعمال کمبود نیتروژن محلول­پاشی عناصر میکرو (سولفات آهن و سولفات روی) در غلظت­های یک و دو درصد در سه مرتبه و هر 15 روز یکبار تکرار شد. بعد از 45 روز که علائم کمبود و اسپری  در گیاه مشخص شد، اندام­های هوایی و ریشه گیاهان در مرحله رشد رویشی و قبل از گلدهی برداشت شدند.

 

 

جدول 1- مشخصات خاک اولیه

نیتروژن کل (%)

محتوای فسفر (mg/kg)

محتوای آهن (mg/kg)

محتوای روی (mg/kg)

واکنش خاک

هدایت الکتریکی (دسی زیمنس بر متر)

ماده آلی (%)

کربنات کلسیم معادل (%)

بافت خاک (%)

رس

سیلت

شن

038/0

88/5

21/7

66/1

44/7

71/2

38/1

17

15

5/7

5/77

 

 

اندازه­گیری فاکتورهای رشدی: فاکتورهای رشدی شامل طول ریشه و اندام هوایی، سطح برگ و وزن خشک ریشه و اندام هوایی بود. قسمتی از اندام هوایی برای استخراج اسانس در سایه خشک شد، قسمتی دیگر در فریزر 80- درجه سانتی­گراد برای بررسی فاکتورهای بیوشیمیایی نگهداری شد و قسمتی برای تعیین وزن خشک اندام هوایی مورد ارزیابی قرار گرفت. طول اندام هوایی و ریشه با خط­کش اندازه گیری شد. سپس گیاهان در آون با دمای 70 درجه سانتی­گراد به مدت 72 ساعت قرار گرفتند و وزن خشک اندام هوایی و ریشه اندازه­گیری شد.

اندازه­گیری فاکتورهای فیزیولوژیکی

اندازه­گیری محتوای نسبی آب برگ: برای سنجش محتوای نسبی آب برگ از هر گلدان 5 برگ از قسمت میانی گیاه انتخاب شد و برای جلوگیری از اتلاف آب برگ در اثر تعرق، برگ­ها بلافاصله در پاکت­های پلاستیکی قرار داده و به آزمایشگاه منتقل و سپس به وسلیه ترازو با دقت 001/0 توزین شدند. پس از آن نمونه­ها به مدت شش ساعت در ظرف­های حاوی آب مقطر قرار گرفتند و پس از رسیدن به حالت آماس دوباره توزین شدند. سپس نمونه­ها به مدت 24 ساعت در دمای 70 درجه سانتی­گراد در آون خشک شده و مجدداً توزین شدند. محتوای نسبی آب برگ از رابطه زیر محاسبه گردید (11).

RWC= (FW- DW / TW-DW) ×100

FW: وزن تر برگ، DW: وزن خشک برگ، TW: وزن آماس برگ

اندازه­گیری سطح برگ: سطح برگ با اسکن کردن برگ توسط اسکنر و به کمک نرم­افزار Compu Eye اندازه­گیری شد (9).

اندازه گیری محتوای رنگیزه های فتوسنتزی

میزان کلروفیل a،  b ، کل و کاروتنوئیدهای (کاروتن و گزانتوفیل) برگ­های گیاهان شاهد و تیمار به روش Lichtenthaler & Wellbum (31) اندازه گیری شد. رنگیزه­های بافت تر برگی با استون % 80 استخراج شد و جذب  نمونه ها  در  663،  646 و  470  نانومتراندازه گیری شد.

میزان کلروفیل a، b ، کل و کاروتنوئیدها طبق معادلات زیر محاسبه شد:

646  A 798/2 – 663 A 25/12= کلروفیل a

663 A 1/5 –646 A 5/21= کلروفیلb

646 A 71/18–663 A 15/7= کلروفیل کل

198/ (کلروفیل b 02/85- کلروفیل a 82/1- 470 A1000) = میزان کاروتنوئیدها

اندازه­گیری فاکتورهای بیوشیمیایی

سنجش محتوای قند محلول و پرولین: میزان قندهای محلول به روش فنل سولفوریک (20) سنجش شد. در این روش 05/0 گرم ماده خشک برگ و ریشه با 10 میلی­لیتر اتانول 70% هموژنیزه شده به مدت یک هفته در دمای 4 درجه سانتی­گراد نگهداری شد تا قندهای محلول آزاد شوند. بعد از یک هفته لوله­ها سانتریفیوژ شدند و  بر روی دو میلی­لیتر از محلول رویی، یک میلی­لیتر فنل 5%  (w/v) و 5 میلی­لیتر اسید سولفوریک 98%  (w/v) اضافه شد. بعد از یک ساعت میزان جذب نمونه ها توسط اسپکتروفتومتر در طول موج­  485 نانومتر تعیین شد. برای تعیین غلظت قندهای محلول منحنی استانداردی با غلظت­های مشخص از گلوگز رسم و معادله منحنی تغییرات غلظت قندهای محلول به­دست آمده برای تعیین غلظت­های مجهول قندهای محلول مورد استفاده قرار گرفت.

پرولین با استفاده از روش Bates و همکاران (12) اندازه­گیری شد. در این روش 05/0 گرم ماده خشک برگ و ریشه در 10 میلی­لیتر سولفوسالسیلیک اسید 3% به مدت 72 ساعت هموژنیزه و بعد سانتریفیوژ شد. 2 میلی­لیتر از محلول رویی در لوله آزمایش با 2 میلی­لیتر معرف نین­هیدرین (20 میلی­لیتر اسید فسفریک 6 نرمال ، 30 میلی­لیتر اسید استیک گلاسیال، 25/1 گرم نین­هیدرین) مخلوط و به مدت یک ساعت در بن ماری جوش قرار داده شد. بعد از یک ساعت نمونه­ها در آب یخ قرار داده شدند و 4 میلی­لیتر تولوئن به آن­ها اضافه گردید. بعد از هم زدن نمونه­ها با ورتکس میزان جذب در 520 نانومتر اندازه­گیری شد. منحنی استاندارد با استفاده از غلظت­های مختلف پرولین (µg/l 30-3) رسم شد.

سنجش فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیداتیو: برای استخراج عصاره­های گیاهی، بافت تر  برگ و ریشه ( g5/0) با بافر استخراج ( بافر تریس-اسید کلریدریک M 05/0 با 5/7 =pH،  mM MgCl23، mM EDTA 1) ( mM5)  در هاون له شد. عصاره­های آنزیمی استفاده­ شده برای تعیین فعالیت آسکوربات پراکسیداز حاوی mM 2 آسکوربات نیز بود. هموژنات حاصل در g 5000 به مدت 20 دقیقه سانتریفیوژ شد. سوپرناتانت (محلول رویی) برای تعیین فعالیت آنزیم­های آسکوربات پراکسیداز (APX) و کاتالاز (CAT) استفاده شد (23).

محلول واکنش APX (آسکوربات پراکسیداز) (ml3) شامل بافر فسفات (7pH=) (mM 50)، H2O2  %1 (W/V) (ml 02/0)، آسکوربات ( mM 5/0)، EDTA (mM 1/0) و عصاره آنزیمی (mM 1/0) بود. فعالیت آسکوربات پراکسیداز به صورت کاهش در جذب آسکوربات با mM-1cm-1  8/2 ε=  در مدت 1 دقیقه در nm 290 سنجش شد (8).

ضریب خاموشی/ (حجم عصاره× اختلاف جذب آسکوربات در یک دقیقه) = فعالیت آسکوربات پراکسیداز

محلول واکنشCAT  (کاتالاز) (ml3) شامل بافر فسفات (7pH=) (mM 50)، H2O2  %1 (W/V) (ml 02/0) و عصاره آنزیمی (µl50) بود. واکنش با افزودن عصاره آنزیمی شروع شد. فعالیت کاتالاز به صورت کاهش در جذب H2O2  در مدت یک دقیقه با mM-1cm-1  036/0 ε=  در  nm240 ثبت شد. یک واحد آنزیمی برای فعالیت کاتالاز به صورت مقدار آنزیم مورد نیاز برای اکسیده کردن H2O2    µl1 در هر دقیقه تعریف می­شود (32).

استخراج اسانس و آنالیز ترکیبات آن: اسانس­گیری به روش تقطیر با آب به نسبت 1 به 5 ماده خشک به آب (w/v) و با کلونجر انجام شد. آنالیز GC/MS ترکیبات اسانس با کروماتوگرافی گازی Thermo Finnigan که با مس اسپکترومتری (model GC TRACE; TRACE MS plus) جفت شده بود، انجام شد.

تجزیه و تحلیل آماری

تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SPSS) نسخه 24) انجام و تفاوت بین تیمارها (محلول­پاشی عناصر کم مصرف (آهن و روی) با دو سطح 1و 2 درصد و نیتروژن در دو سطح دارای کمبود و بدون کمبود) با استفاده از آزمون تحلیل واریانس یکطرفه (ANOVA) و دوطرفه (GLM) تعیین شد. برای تعیین اختلاف بین میانگین­ها از آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد استفاده شد.

نتایج

نتایج جدول تجزیه واریانس فاکتورهای رشدی آویشن (جدول 2) نشان داد که اثر تیمار کمبود نیتروژن روی همه­ی فاکتورهای مورفولوژیکی و محتوای نسبی آب برگ به جزء طول ریشه و اندام هوایی و همچنین اثر محلول­پاشی و تأثیر متقابل تیمار × محلول­پاشی در همه­ی فاکتورها به­جز سطح برگ طبق آزمون دانکن در سطح احتمال 5% معنی­دار بود.

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) فاکتورهای رشدی و فیزیولوژیکی گیاه آویشن تحت کمبود نیتروژن و محلول­پاشی با عناصر آهن و روی

منبع تغییرات

درجه آزادی

طول ریشه

طول اندام هوایی

وزن خشک ریشه

وزن خشک اندام هوایی

محتوای نسبی آب برگ

سطح برگ

کمبود­ نیتروژن

1

048/0 ns

ns645/0

*134/5

**031/98

**224/902

**321/1

محلول­پاشی

4

**580/100

**552/43

**466/5

**611/41

**906/76

ns048/0

کمبود­ نیتروژن محلول­پاشی

4

**448/64

**052/27

**088/6

**059/22

**752/66

ns146/0

خطا

20

303/6

855/5

740/0

892/2

205/6

083/0

ضریب تغییرات (CV)

-

055/17

550/8

761/28

296/20

621/9

176/21

ns، * و ** به ترتیب نشان­دهنده عدم تفاوت معنی­دار و معنی­داری در سطح احتمال 5 و 1 درصد می­باشد.

 

جدول 3- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) اثر محلول­پاشی عناصر آهن و روی بر خصوصیات بیوشیمیایی گیاه آویشن تحت کمبود نیتروژن

منبع تغییرات

درجه آزادی

کلروفیل a

کلروفیل b

کلروفیل کل

کاروتنوئید

قند اندام هوایی

قند ریشه

پرولین اندام هوایی

پرولین ریشه

آسکوربات پراکسیداز برگ

آسکوربات پراکسیداز ریشه

کاتالاز برگ

کاتالاز ریشه

کمبود نیتروزن

1

**046/0

**103/0

**285/0

*000/0

**050/412

**339/40

**349/0

ns002/0

**815/2

**529/3

**610/74

**146/8629

محلول­پاشی

4

**376/0

**024/0

**439/0

**015/0

**284/110

**795/2

**120/0

**020/0

**056/0

**160/0

**106/24

**496/348

کمبود نیتروزن× محلول­پاشی

4

**081/0

**035/0

**116/0

**018/0

**453/77

**327/6

**185/0

**021/0

ns002/0

**009/0

**399/28

**089/41

خطا

20

001/0

000/0

001/0

4-10×62/0

057/0

004/0

001/0

001/0

001/0

001/0

973/1

171/4

ضریب تغییرات

-

831/16

939/14

171/13

274/22

012/19

157/21

215/22

889/10

729/20

766/17

089/19

873/21

 

ns، * و ** به ترتیب بیانگر عدم اختلاف معنی دار و معنی داری در سطح 5 و 1 درصد می­باشد.

 

 

نتایج جدول تجزیه واریانس ( جدول 3) نشان داد که اثر کمبود نیتروژن، محلول­پاشی و اثر متقابل کمبود و محلول­پاشی بر رنگیزه­های فتوسنتزی (کلروفیل a،  b،  کل و کارتنوئید)، قند محلول، پرولین (به جز اثر کمبود بر پرولین ریشه) و آنزیم­های. آنتی اکسیدان (به جز اثر متقابل کمبود × محلول­پاشی بر فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز برگ) ریشه و اندام هوایی گیاه آویشن طبق آنالیز دانکن در سطح احتمال پنج درصد معنی دار بود.

کمبود نیتروژن باعث کاهش کلروفیل a ، b و کلروفیل کل در گیاه آویشن شد، ولی محلول­پاشی میزان آن­ها را افزایش داد (شکل1). در افزایش کلروفیل a و کلروفیل کل بیشترین تاثیر مربوط به روی یک درصد بود و در افزایش محتوای کلروفیل b، آهن یک درصد بیشترین تاثیر را به خود اختصاص دادند. در شرایط نرمال آهن دو درصد و روی دو درصد باعث افزایش کلروفیل a و آهن یک درصد و روی یک درصد باعث افزایش کلروفیل b شد، ولی بین آن­ها اختلاف معنی دار مشاهده نشد. همچنین محلول­پاشی با آهن دو درصد و روی یک درصد باعث افزایش کلروفیل کل در شرایط نرمال شد.

 

               

شکل 1- اثر محلول­پاشی آهن و روی بر محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی کلروفیل a (A)،  کلروفیل  b(B)، کلروفیل کل (C) و کاروتنوئید (D) های برگ گیاه آویشن باغی تحت کمبود نیتروژن. حروف غیر مشابه در بالای ستون­ها نشان دهنده اختلاف معنی دار بر اساس مقایسه میانگین Duncan (0.05>P) می­باشد.

 

محتوای کاروتنوئید گیاه تحت کمبود نیتروژن افزایش یافته و محلول­پاشی میزان آن را نسبت به شاهد کاهش داد، کمترین مقدار کاروتنوئید مربوط به محلول­پاشی با روی دو درصد بود. در شرایط نرمال محلول­پاشی با هر دو سطح  روی و آهن دو درصد مقدار کاروتنوئید گیاه را نسبت به شاهد بدون محلول­پاشی افزایش داد و بیشترین تاثیر مربوط به آهن دو درصد بود (شکل 1).

محتوای قند محلول در اندام هوایی و ریشه گیاه آویشن تحت کمبود نیتروژن افزایش یافت (شکل 2). محلول­پاشی با هر دو سطح روی به طور چشمگیری مقدار آن را در تیمار کمبود افزایش داد. در گیاه نرمال نیز هر دو سطح روی و آهن یک درصد میزان قند اندام هوایی را نسبت شاهد بدون محلول­پاشی افزایش داد و بیشترین تاثیر مربوط به محلول­پاشی با روی یک درصد بود. همچنین در شرایط نرمال، محلول­پاشی قند ریشه را کاهش داد وکمترین مقدار قند مربوط به روی دو درصد بود.

 

 

شکل 2- اثر محلول­پاشی آهن و روی بر محتوای قند محلول برگ (A) و ریشه (B) گیاه آویشن باغی تحت کمبود نیتروژن حروف غیر مشابه در بالای ستون­ها نشان دهنده اختلاف معنی دار بر اساس مقایسه میانگین Duncan (0.05>P) می­باشد.

 

محلول­پاشی محتوای پرولین اندام هوایی را هم در تیمار کمبود نیتروژن و هم در شرایط نرمال افزایش داد (شکل 3). در گیاه تحت کمبود بیشترین مقدار پرولین مربوط به روی یک درصد و در شرایط نرمال بیشترین تاثیر مربوط به روی دو درصد بود و نیز بین سطوح آهن اختلاف معنی داری مشاهده نشد. محلول­پاشی همچنین محتوای پرولین ریشه را در شرایط نرمال افزایش داد و بیشترین تاثیر را آهن دو درصد به خود اختصاص داد. در شرایط کمبود محلول­پاشی با آهن یک درصد و روی دو درصد میزان پرولین ریشه را افزایش داد ولی بین آن­ها اختلاف معنی داری مشاهده نشد.

 

 

 

شکل 3- اثر محلول­پاشی آهن و روی بر محتوای پرولین برگ (A) و ریشه (B) گیاه آویشن باغی تحت کمبود نیتروژن حروف غیر مشابه در بالای ستون­ها نشان دهنده اختلاف معنی دار بر اساس مقایسه میانگین Duncan (0.05>P) می­باشد.

 

کمبود نیتروژن باعث افزایش میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در برگ و ریشه گیاه آویشن شد و محلول­پاشی هم در تیمار کمبود و هم در شرایط نرمال فعالیت این آنزیم را افزاش داد، ولی تاثیر محلول­پاشی در شرایط کمبود بیشتر بود. همچنین بیشترین تاثیر درمحلول­پاشی با روی مشاهده شد و نیز سطح دوم هر دو عنصر در افزایش فعالیت آنزیم نقش موثرتری را به خود اختصاص دادند.

فعالیت آنزیم کاتالاز نیز همانند آنزیم آسکوربات پراکسیداز در برگ و ریشه گیاه آویشن تحت کمبود نیتروژن افزایش یافت و محلول­پاشی در افزایش فعالیت این آنزیم هم در تیمار کمبود و هم در شرایط بدون کمبود نقش موثری داشت (شکل 5). بیشترین تاثیر محلول­پاشی در تیمار کمبود مشاهده شد و نتایج نشان داد که تاثیر عنصر روی در افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز بیشتر از آهن است. در ریشه گیاه تحت شرایط نرمال، بین سطوح عناصر محلول­پاشی شده  و در شرایط کمبود نیز بین سطوح روی و آهن دو درصد اختلاف معنی­داری وجود نداشت.

محتوای پارا سیمن (Para-cymene)، کارواکرول (Carvacrol) و تیمول (Thymol) در گیاه تحت کمبود نسبت به گیاه شاهد افزایش یافت. برای مثال محتوای پارا سیمن (Para-cymene) از 03/17% در شاهد به 60/24% در تیمار تحت کمبود افزایش یافت. کارواکرول (Carvacrol) نیز از 94/1% در شاهد به 43/2% در تیمار کمبود افزایش یافت. تیمول (Thymol)، پارا سیمن (Para-cymene) و گاما ترپینن (Gamma­-terpinene) به ترتیب بیشترین ترکیب اسانس را تشکیل دادند.

محتوای تیمول هم در گیاهان شاهد (هوگلند کامل) و هم در گیاهان تحت کمبود نیتروژن با محلول­پاشی افزایش یافت، میزان افزایش در گیاهان شاهدبیشتر بود و بیشترین مقدار را محلول­پاشی روی 2% به میزان 37/54% به خود اختصاص داد. محتوای پارا سیمن در گیاهان بدون کمبود با محلول­پاشی افزایش یافت اعمال کمبود نیتروژن نیز باعث افزایش چشم گیری در مقدار آن شد، اما در تیمار کمبود محلول­پاشی باعث کاهش آن شد. 1و8 سینئول (1,8-Cineole) در شاهد و کمبود وجود نداشت اما محلول­پاشی با آهن 1% و هر دو سطح روی در تیمار شاهد و آهن 2% و هر دو سطح روی در تیمار کمبود باعث تولید این ترکیب در اسانس شد و بیشترین تاثیر را روی 2% به خود اختصاص داد.

 

 

شکل 4- اثر محلول­پاشی آهن و روی بر فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز اندام هوایی(A) و ریشه (B) گیاه آویشن باغی تحت کمبود نیتروژن حروف غیر مشابه در بالای ستون­ها نشان دهنده اختلاف معنی دار بر اساس مقایسه میانگین Duncan (0.05>P) می­باشد.

 

شکل 5- اثر محلول­پاشی آهن و روی بر فعالیت آنزیم کاتالاز اندام هوایی(A) و ریشه(B) گیاه آویشن باغی تحت کمبود نیتروژن حروف غیر مشابه در بالای ستون­ها نشان دهنده اختلاف معنی دار بر اساس مقایسه میانگین Duncan (0.05>P) می­باشد.

 

کامفور (Camphor) و 4-ترپینئول (Terpineol-4) در گیاه شاهد حضور نداشته ولی محلول­پاشی و اعمال کمبود نیتروژن باعث تولید این ترکیبات شد. کارواکرول Carvacrol به طور کلی تحت محلول­پاشی افزایش یافت. در گیاهان تحت کمبود محلول­پاشی با هر دو سطح آهن باعث افزایش آلفا پینن، کارواکرول و بورنئول نسبت به محلول­پاشی با آب مقطر شد. محتوای ترکیب 4-ترپینئول (Terpineol-4) در تیمارکمبود 0/18% بود و مقدار آن در آهن 1% به 29/2% افزایش یافت. تیمیل متیل اتر (Thymyl methyl ether) در تیمار کمبود وجود نداشت و محلول­پاشی با آهن باعث تولید آن شد و بیشترین تاثیر مربوط به آهن 1%  بود که مقدار ترکیب در این سطح برابر با 19/2% بود.در تیمار کمبود همچنین ترکیب 1و8 سینئول در محلول­پاشی با آب مقطر و آهن 1% وجود نداشت ولی آهن 2% باعث سنتز آن به میزان 70/0% شد (جدول 4).

 

جدول 4- اثر محلول­پاشی عناصر آهن و روی بر ترکیبات اصلی تشکیل دهنده اسانس آویشن تحت کمبود نیتروژن

نام ترکیب

RI

هوگلند کامل

کمبود نیتروژن

صفر

آهن1%

آهن2%

روی1%

روی2%

صفر

آهن1%

آهن2%

روی1%

روی2%

Alpha.-thujene

929

27/1

13/1

83/0

08/1

10/1

88/0

99/0

88/0

80/0

86/0

Alpha.-pinene

934

95/0

90/0

76/0

79/0

74/0

57/0

68/0

80/0

62/0

79/0

Beta.-myrcene

990

28/0

03/1

70/0

01/1

89/0

85/0

66/0

66/0

84/0

78/0

Alpha.-terpinene

1017

68/2

19/2

38/1

15/2

80/1

95/1

65/1

31/1

93/1

55/1

Para-cymene

1025

03/17

68/19

87/29

18/18

15/17

60/24

65/22

69/22

80/17

67/19

1,8-Cineole

1032

-

35/0

-

25/0

35/0

-

-

70/0

27/0

74/0

Gamma.-terpinene

1060

18/18

36/17

73/8

53/15

17/13

17/15

17/12

81/7

12/15

19/11

Linalooll

1099

79/2

44/1

36/2

64/1

28/2

30/2

64/1

13/2

22/2

18/2

Camphor

1148

-

39/0

75/0

20/0

28/0

22/0

-

53/0

29/0

61/0

Borneol

1168

53/1

28/1

98/1

20/1

66/0

91/0

52/1

76/1

63/1

96/1

Terpineol-4

1179

-

-

36/0

36/0

23/0

18/0

29/0

-

30/0

38/0

Thymyl methyl ether

1235

-

-

51/1

-

19/1

-

19/2

48/0

76/0

34/0

Thymol

1292

87/43

48/47

66/41

20/50

37/54

89/44

79/48

40/51

99/49

84/51

Carvacrol

1305

94/1

17/2

36/2

36/2

80/1

43/2

69/2

93/2

19/2

65/2

 

 

بحث و نتیجه­گیری

در تحقیق Rezaei و همکاران (45) روی گیاه دارویی همیشه­بهار (Calendula officinalis L.) تحت محلول­پاشی با عناصر ریز­مغذی آهن، روی و منگنز نشان دادند که بیشترین ارتفاع بوته از تیمار محلول­پاشی با روی و کمترین ارتفاع بوته از تیمار شاهد به­دست آمد. نتایج بدست آمده از پژوهش حاضر نیز گویای اثرات مثبت محلول­­پاشی آهن و روی بر طول اندام هوایی در گیاه آویشن باغی است که بیشترین طول اندام هوایی در محلول­پاشی با آهن دو درصد و کمترین طول مربوط به شاهد محلو­ل­پاشی شده با آب مقطر در گیاهان نرمال مشاهده شد.

نیتروژن از مهمترین عوامل محدودکننده تولید محصولات گیاهی است. بسیاری از مطالعات نشان می­دهد که کاهش دسترسی به نیتروژن عملکرد کوانتومی انتقال الکترون فتوسیستم II و حداکثر کارایی آن را کاهش می­دهد، همچنین کمبود نیتروژن باعث تخریب فتوسیستم II می­شود (18). رابطۀ مثبت و قوی بین میزان نیتروژن و کلروفیل گیاه به اثبات رسید به همین دلیل می توان از میزان کلروفیل برای تعیین وضعیت نیتروژن در گیاهان استفاده کرد (38). نتایج پژوهشی نشان داد که شاید نیتروژن مؤثرترین عنصر موجود در کود کامل (نیتروژن، فسفر و پتاسیم) 20 -20-20 بوده است که توانسته، باعث افزایش معنی­دار کلروفیل و کاروتنوئید شود (6). Mohamed و همکاران (35) گزارش کردند که محلول­پاشی برگی با عناصر آهن و روی باعث افزایش درصد ماده خشک ریشه و ساقه می­شود همچنین جذب نیتروژن و فسفر را افزایش می­دهد. به همین دلیل محلول­پاشی با این عناصر می­تواند اثرات منفی ناشی از کمبود نیتروژن را جبران کند.

Borji Abad و همکاران (14) بیان کردند که تاثیر مصرف خاکی و محلول­پاشی عناصر ریزمغذی بر شاخص­های کلروفیل معنی­دار بود. بیش­ترین شاخص­های کلروفیل برگ از محلول­پاشی چای ترش با آهن حاصل شد که نسبت به شاهد افزایش 29 درصدی را نشان داد. همچنین Peyvandi و همکاران (40) با بررسی که روی ریحان (Ocimum basilicum L.) انجام دادند، دریافتند که استفاده از کود آهن و نانو کود آهن باعث افزایش محتوی کلروفیل شدند. عنصر آهن یک کوفاکتور مهم برای تعدادی از آنزیم­هاست که در مسیر بیوسنتز کلروفیل نقش دارند (47).

عناصر ریز مغذی، آنزیم­های دخیل در سنتز کلروفیل مانند کربنیک دهیدروژناز، تریپتوفان سنتتاز و غیره را فعال کرده و محلول­پاشی آن­ها باعث افزایش انواع کلروفیل می­گردد (36). محلول­پاشی برگی با عناصر ریزمغذی چه به صورت منفرد و چه ترکیبی، مقدار کلروفیل a، b و کلروفیل کل را در مقایسه با تیمارهای شاهد تحت شرایط شوری و بدون شوری افزایش می­دهد (19). در مطالعه حاضر نیز محلول­پاشی با عناصر ریز مغذی، کاهش کلروفیل که ناشی از کمبود نیتروژن بود را تعدیل کرد و باعث بهبود وضعیت رنگیزه­های فتوسنتزی گیاه شد. کاهش مقدار کلروفیل در برگ های گیاهان ممکن است به دلیل تخریب بیشتر کلروفیل نسبت به سنتز آن تحت شرایط تنش باشد (52). همچنین در گلرنگ محلول­پاشی روی موجب افزایش کلروفیل شد. علت آن به نقش این عنصر در سوخت و ساز نیتروژن و ساخت کلروفیل نسبت داده شده است (28). نتایج یک بررسی نشان داد که همبستگی مثبتی بین روی و میزان کلروفیل برگ گیاهان وجود دارد (54)، هر چند روی ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﺑﺮ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﮐﻠﺮوﻓﯿـﻞ ﻣـﺆﺛﺮ ﻧﯿﺴـﺖ، ﺑـﺮ ﻏﻠﻈﺖ ﻋﻨﺎﺻﺮ ﻏﺬاﯾﯽ درﮔﯿﺮ در ﺗﺸﮑﯿﻞ ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ یا ﻋﻨﺎﺻﺮی ﻣﺎﻧﻨﺪ آﻫـﻦ و ﻣﻨﯿـﺰﯾﻢ ﻣـﺆﺛﺮ اﺳـﺖ ﮐـﻪ ﻗﺴـﻤﺘﯽ از ﻣﻮﻟﮑـﻮل ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ محسوب می­شود (28). تحریک رشد رویشی به وسیله محلول­پاشی با عنصر روی ممکن است به دلیل کمبود این عنصر در خاک و همچنین نقش آن در افزایش جذب مواد معدنی، افزایش تقسیم سلولی و افزایش تجمع کلروفیل در برگ­های گیاه باشد (48). نتایج این مطالعه نیز تاثیر مثبت روی را در افزایش انواع کلروفیل به ویژه در شرایط کمبود نشان داد. همچنین نتایج نشان داد که بین محتوای کلروفیل a با کلروفیل کل همبستگی مثبت معنی داری در سطح احتمال یک درصد وجود دارد (932/0r=). کاروتنوئیدها گروهی از رنگدانه های نارنجی و زرد هستند که محلول در چربی اند و در غشای کلروپلاست یافت می شوند و وظیفۀ آن­ها جمع آوری انرژی و حفاظت نوری است. در پژوهشی دیگر بر روی گیاه گلرنگ، محلول­پاشی آهن در مقایسه با شاهد میزان کاروتنوئید را به طور معنی­داری افزایش داد (24). افزایش نیتروژن در گیاه، باعث افزایش میزان کلروفیل­ها و کاروتنوئیدها شده که به دنبال آن کلروفیل، توانایی جذب نور خورشید، تولید مواد فتوسنتزی و در نهایت عملکرد گیاه افزایش می­یابد (18). در این پژوهش کمبود نیتروژن محتوای کاروتنوئید گیاه را نسبت به شرایط نرمال از نظر میزان نیتروژن خاک، افزایش داد و این افزایش می­تواند بیانگر نقش مثبت کاروتنوئید در تعدیل شرایط نامطلوب برای گیاه باشد و از این رو نتایج حاصل با نتایج گزارش فوق از نظر افزایش محتوای کاروتنوئید همخوانی ندارد. عناصر ریز مغذی اثرات سودمند زیادی بر روی گیاهان دارند زیرا آن­ها در متابولیسم کربوهیدرات­ها و نیتروژن، همچنین در مقاومت گیاه به شرایط نامطلوب محیطی و دیگر فرآیندها دخیل می­باشند (33). نتایج مطالعه حاضر نیز نتایج گزارش فوق را تایید می­کند، زیرا محلول­پاشی با روی هم در ریشه و هم در اندام هوایی در شرایط کمبود نیتروژن که شرایط نامطلوبی را برای رشد گیاه ایجاد کرده بود باعث افزایش قند محلول در گیاه شد تا به تعدیل این شرایط کمک کند. همچنین نتایج نشان داد که قند اندام هوایی با محتوای آنزیم های پراکسیداز و کاتالاز  برگ و ریشه همبستگی مثبت معنی داری (01/0p<، 7/0<r) دارد. عناصر ریز مغذی برای رشد طبیعی گیاهان مورد نیازند، زیرا در بسیاری از واکنش­های بیوشیمایی گیاه دخالت دارند و تاثیر مثبت در افزایش عملکرد کمی و کیفی گیاهان دارویی و معطر دارند (42). ﺑﺮﺧﯽ ﻣﺤﻘﻘﺎن ﻋﻠﺖ اﻓـﺰاﯾﺶ ﻋﻤﻠﮑـﺮد داﻧـﻪ ﺑـﻪ واﺳـﻄﮥ ﻣﺤﻠﻮل ﭘﺎﺷﯽ ﺑﺎ ﻋﻨﺎﺻﺮ رﯾﺰﻣﻐﺬی را ﺑﻪ نقش ﻣﻬﻢ اﯾﻦ ﻋﻨﺎﺻﺮ در  اﻓـﺰاﯾﺶ  ﻣﯿـﺰان ﮐﻠﺮوﻓﯿـﻞ، ﻓﻌﺎﻟﯿـﺖﻫـﺎی ﮐﺎﺗـﺎﻟﯿﺰوری ﻓﺮاﯾﻨﺪﻫﺎی ﺳﻮﺧﺖ و ﺳﺎزی و ﺣﻔﻆ آﻣﺎس ﺳﻠﻮﻟﯽ در ﮔﯿـﺎه و اﻓﺰاﯾﺶ ﭘﺮوﻟﯿﻦ ﻧﺴﺒﺖ دادﻧﺪ ﮐﻪ ﻣﻮﺟﺐ ﻣﯽ­ﺷﻮد  ﮔﯿـﺎه  ﻋﻨﺎﺻـﺮ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺧﻮد را ﺑﺮای اﻓﺰاﯾﺶ اﺳﻤﻮﻟﯿﺖ­ها ﺑﻬﺘﺮ و راﺣﺖ ﺗﺮ در اﺧﺘﯿﺎر داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ ﺑﺪﯾﻦ ﺗﺮﺗﯿﺐ، ﺳﻠﻮل ﺑﻪ ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ­ﻫﺎی حیاتی خود حتی در شرایط تنش ادامه دهد (49). در این پژوهش نیز نتایجی مشابهی از تاثیر مثبت محلول­پاشی در افزایش پرولین گیاه به دست آمد که نتایج گزارش فوق را تصدیق می­کند.

در مطالعه حاضر کمبود نیتروژن باعث افزایش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز شد، همچنین محلول­پاشی با آهن و روی میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز را افزایش داد (شکل 4). آسکوربات پراکسیداز به­عنوان دیگر آنزیم­های آنتی­اکسیدان سـبب تجزیـه هیـدروژن پراکســید بـه آب بـا اســتفاده از آسکوربات به­عنوان بستر عمل می­کند. در عمل ایـن آنـزیم الکتـرون اضــافی موجــود در هیــدروژن پراکســید بــه دی­ هیدروآســکوربات منتقــل­شــده و موجــب تولیــد آب نیــز می­شود. این آنزیم نقـش کلیـدی در چرخـه گلوتـاتیون- آسکوربات دارا اسـت (43). افـزایش فعالیـت آنـزیم آسکوربات پراکسیداز در اثر تنش در گیاه بابونه گزارش گردیده است (13). کمبود نیتروژن نیز همانند پژوهش بالا به علت ایجاد شرایط نامطلوب باعث افزایش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز شد. آهن فلزی فعال است که در بسیاری از فرایندهای گیاهی از قبیل فتوسنتز، تنفس میتوکندریایی، آسیمیلاسیون نیتروژن، بیوسنتز هورمون­ها، تولید و پاکسازی انواع اکسیژن فعال و حفاظت اسمزی تاثیر زیادی دارد (25). بین فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز برگ با آسکوربات پراکسیداز ریشه و کاتالاز برگ و ریشه همبستگی مثبت معنی داری مشاهده شد (9/0<r). گیاهان در بین همه ریز مغذی­ها، بیشترین نیاز را به آهن دارند، زیرا این عنصر بخشی از گروه کاتالیزوری بسیاری از آنزیم­های اکسیداسیون و احیا است (30). آهن یکی از عناصر مهم در واکنش­های اکسایش-کاهش، در گیاهان اسـت. نقـش ایـن عنصر در تثبیت نیتروژن و فعالیـت برخـی آنـزیم­هـا نظیـر کاتالاز، پراکسیداز و سـیتوکروم اکسـیداز بـه خـوبی مـورد بررسی قرار گرفته است (4). طـی پژوهشی مصرف ریزمغذی آهن موجـب افـزایش 42 درصدی فعالیت آنزیم کاتـالاز شـد (3). نتایج حاصل از این تحقیق نیز تاثیر مثبت آهن را در  افزایش فعالیت کاتالاز نشان می­دهد ولی تاثیر محلول­پاشی با عنصر روی اثرات چشمگیرتری در افزایش فعالیت این آنزیم داشت. مشاهده شد که همبستگی مثبت معنی داری بین فعالیت کاتالاز گیاه با فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز آن در سطح احتمال یک درصد وجود دارد (9/0<r). نتایج یک مطالعه نشان داد که منوترپن­ها قسمت عمده ترکیبات شناسایی شده اسانس آویشن را در سه دوره رشد تشکیل دادند و سزکوئی ترپن­ها سهم کمتری داشتند (7). در مطالعه­ای روی گیاه گل گاوزبان باغی، عناصر ریزمغذی آهن، روی، مس و منگنز اثر قابل توجهی بر روی اسانس، کاروتنوئید، فلاونوئید، و فاکتورهای رشدی داشتند (50). پژوهش ­مقدم و همکاران (5) نشان داد که محلول­پاشی عنصر آهن سبب افزایش تعداد و اندازه کرک­های ترشحی شد. این امر به­نوبه خود سبب افزایش میزان اسانس در ریحان مقدس شده است.

نتیجه ­گیری کلی

در پژوهش حاضر، کمبود نیتروژن باعث کاهش محتوای کلروفیل و افزایش کاروتنوئید نسبت به شاهد شد. همچنین اعمال کمبود نیتروژن باعث افزایش محتوای قند محلول، پرولین و فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان در ریشه و اندام هوایی گیاه آویشن شد. به نظر می­رسد که کمبود نیتروژن باعث ایجاد شرایط نامناسب برای گیاه آویشن شده و از این رو گیاه با افزایش میزان قند محلول، پرولین و آنزیم­های آنتی­اکسیدان در صدد تعدیل این اثرات نامطلوب بر آمده است. تیمول (Thymol)، پارا سیمن (Para-cymene) و گاما ترپینن (Gamma­-terpinene) به ترتیب بیشترین ترکیب اسانس را تشکیل دادند، که محلول­پاشی هم در شرایط بدون کمبود و هم طی کمبود نیتروژن باعث افزایش آن­ها در ترکیب اسانس شد. بنابراین محلول­پاشی با عناصر میکرو اثر مثبتی در بهبود کمبود نیتروژن داشت. به طور کلی عنصر روی نسبت به آهن نتایج مطلوب­تری را بر فاکتورهای اندازه­گیری شده نشان داد. لذا انتظار می­رود که بتوان با محلول­پاشی عناصر آهن و روی در گیاهان آویشن اثرات ناشی از کمبود نیتروژن که در اغلب خاک­های ایران حاکم است را بهبود بخشید.

  • امیدی، ح؛ موحدی پویا، ف و موحدی پویا، ش. (1390). اثر هورمون سالسیلیک اسید و خراش دهی بر ویژگی­های جوانه­زنی و محتوی پرولین، پروتئین و کربوهیدرات محلول گیاهچه کهورک (Prosopis farcta) در شرایط شوری. تحقیقات مرتع و بیابان ایران زمستان، 18(4): 608-623.
  • طباطبایی، ج. 1393. مبانی تغذیه معدنی گیاهان. انتشارات دانشگاه تبریز. 544 صفحه.
  • عسکری، م؛ امیرجانی. م. ر و صابری؛ ط . (1393). بررسی اثرات نانو کود آهن بر رشد برگ، مقدار کربوهیـدرات و آنتی اکسیدان­های پریوش. فرایند و کـارکرد گیـاهی،3(7): 43-55.
  • قربانی جاوید، م؛ مرادی، ف؛ اکبری، غ. ع و الله دادی، ا. (1385). نقش برخی متابولیت ها در ساز و کار تنظیم اسمزی در یونجه یکساله برگ بریده (Medicago laciniata) در تنش خشکی. مجله علوم زراعی ایران، 8(2): 90-105.
  • مقدم، ا؛ محمودی سورستانی،م؛ رمضانی، ز؛ فرخیان فیروزی، ا و اسکندری، ف. (1395). تأثیر محلولپاشی آهن بر تعداد و اندازه کرک­ها­­ی ترشحی و درصد و اجزای اسانس گیاه دارویی ریحان مقدس (Ocimum sanctum) در برداشت­های اول و دوم. دوماهنامه علمی-پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. 32(1): 174-188.
  • آروین، پ. (1398). مطالعه سطوح مختلف نیتروژن، فسفر و پتاسیم بر پارامترهای فیزیولوژیکی، مرفولوژیکی و محتوای اسانس در گیاه دارویی مرزه ( (Satureja hortensis. مجله پژوهش­های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 32(2): 464-473.
  • حبیب ­وش، ف و دانشگر، م. (1398). تغییرات اسانس سرشاخه­های آویشن کوهی (Thymus kotschyanus & Hohen.) در مراحل مختلف رشد. مجله پژوهش­های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 32(2): 428-438.

 

  • Asada K, Chen, GX. 1989. Ascorbate peroxidase in Tea leaves: occurrence of two isozymes and differences in their enzymatic and molecular properties. Plant Cell and Physiolohy, 30, 987-998.
  • Bakr, E.M. 2005. A new software for measuring leaf area, and area damaged by Tetranychus urticae Journal of Applied Entomology, 129(3), 173-175.
  • Baloch QB, Chachar QI, Tareen MN. 2008. Effect of foliar application of macro and micro nutrients on production of green chilies (Capsicum annuum). Journal of Agricultural Science and Technology, 4(2), 177-184.
  • Barr, H.D., Weatherley, P.E., 1962. Are-examination of the relative turgidity technique for estimating water deficit in leaves. Aust. Journal of Biological Sciences, 15, 413-428.
  • Bates LS, Waldron RP, Teare ID. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil Journal, 39, 205-208.
  • Blokhina O, Virolainen E, Fagerstedt, KV. 2003. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. Annals of Botany, 91(2), 179-194.
  • Borji Abad A, Galavi M, Ramroudi M. 2014. The effect of density on morphological characteristics and use of micro-nutrients and indicators of chlorophyll of sour teas. The National Conference of Medicinal plants and Sustainable Agriculture. Shahid Mofattah Faculty of Hamedan, Hamedan, Iran.
  • Cacmak I. 2000. Possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species. New Phytologist, 146, 185-205.
  • Çiçek N, Çakirlar H. 2002. The effect of salinity on some physiological parameters in two maize cultivars. Bulgarian Journal of Plant Physiology, 28(1-2), 66-74.
  • Claussen W. 2005. Proline as a measure of stress in tomato plants. Plant Science, 168, 241-248.
  • Conming L, Zang J. 2000. Photosynthetic CO2 assimilation chlorophyll fluorescence and photoihibiton as affected by nitrogen deficiency in maize plants. International Journal of Plant Sciences, 151, 135-143.
  • Curie C, Briat 2003. Iron transport and signaling In plants. Annual Review of Plant Biology, 54, 183-206.
  • Dubois M, Gilles KA, Hamilton JK, Roberts, PA, Smith F. 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Annal Chemistry, 28, 350–356.
  • Erdal I, Kepenek K, Kizilgos I. 2004. Effect of Foliar Iron Applications at different Growth Stages on Iron and Some Nutrient Concentrations in Strawberry Cultivars. Turkish Journal of Agricure and Forstry, 28, 421-427.
  • Finkelstein RR, Gibson SI. 2001. ABA and sugar interactions regulating development: Cross-talk or voices in a crowd. Current Opinion in Plant Biology, 5, 26-32.
  • Garratt LH, Janagoudar BS, Low KC, Power JB, Davey MR. 2002. Salinity tolerance and antioxidant status in cotton cultures. Biology and Medicine, 33, 502-511.
  • Ghorbanpour M. 2015. Major essential oil constituents, total phenolics and flavonoids content and antioxidant activity of Salvia officinalis plant in response to nano-titanium dioxide. Indian Journal of Plant Physiology 20 (3), 249 - 256.
  • Hansch R, Mendel RR. 2009. Physiological functions of mineral micronutrients (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Mo, B, Cl). Current Opinion in Plant Biology, 12, 259-266.
  • Hussain A, Ghaudhry MR, Wajad A, Ahmed A, Rafiq M, Ibrahim M, Goheer AR. 2004. Influence of water stress on growth, yield and radiation use efficiency of various wheat cultivars. International Journal of Agricultural Biology, 6, 1074-1079.
  • Kalidasu G, Sarada CT, Reddy Y. 2008. Influence of micronutrients on growth and yield of coriander (Coriandrum sativum) in rainfed vertisols. Journal of Spices and Aromatic Crops. Volume 17 (2): 187-189 (2008)
  • Kaya C, Higgs D. 2002. Response of tomato (Lycopersicom esculentum) cultivars to foliar application of zinc when grown in sand culture at low zinc. Scientia Horticulturae, 93, 53-64.
  • Kobraee S, Shamsi K, Rasekhi B. 2011. Effect of micronutrients application on yield and yield components of soybean. Annals of Biological Research, 2 (2), 476-482.
  • Ladan Moghadam A, Vattani H, Baghaei N, Keshavarz N. 2012. Effect of different levels of fertilizer nano iron chelates on growth and yield characteristics of two varieties of spinach (Spinacia oleracea ): varamin 88 and viroflay. Research Applied Sciences, Engineering and Technology, 4(12), 4813-4818.
  • Lichtenthaler HK, Wellbum AR. 1983. Determination of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. Biochemistry Society Transcends, 11, 591–592.
  • Maehly AC, Chance B. 1959. The assay of catalase and peroxidase. Interscience Publishers, New York.
  • Massoud AM, Abou Zeid MYB, akry MA. 2005. Response of Pea plants grown in silty clay soil to micronutrients and Rhizobium incubation. Egyptian Journal of Applied Science, 20, 329-346.
  • Mittler R. 2002. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends in Plant Science, 7(9), 405-410.
  • Mohamed M, El-Fouly, Zeinab M. Mobarak, Zeinab A. Salama. Micronutrients (Fe, Mn, Zn) foliar spray for increasing salinity tolerance in wheat Triticum aestivum L. African Journal of Plant Science Vol. 5(5), pp. 314-322, May 2011.
  • Mohammadazeh Toutounchi P, Amirnia R. 2016. Effect of foliar application of micronutrients on some morphological traits of Fenugreek (Trigonella foenum-graecum ). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 32(2), 301-308.
  • Movahhedi Dehnavi M, Moddares Sanavi AM, Sorooshzadeh A, Jalali Javaran M. 2004. Changes in proline, total soluble sugars, chlorophyll (SPAD) and chlorophyll fluorescence in winter safflower varieties under drought stress and foliar application of zinc and manganese. Desert, 9(1), 93-110.
  • Movahhedy dehnavy M, Modarres Sanavy SAM, Mokhtassi Bidgoli A. 2009. Foliar application of zinc and manganese improves seed yield and quality of safflower (Carthamus tinctorius) grown under water deficit stress. Crops Products, 30, 82-92.
  • Mozaffarian, V., 2013. Indentification of medicinal and aromatic plants of Iran. Farhang moaser. Tehran. pp 579 - 89.
  • Peyvandi M, Parandeh H, Mirza M. 2011. Comparison of Nano with chelated iron chelated iron on growth performance and activity of antioxidant enzymes basil. What's New in Cellular and Molecular Biology Biotechnology Journal, 4(1), 89-99.
  • Ramroudi M, Keikha Jaleh M, Galavi M, Seghatoleslami MJ, Baradran R. 2011. The effect of various micronutrient foliar applications and irrigation regimes on quantitative and qualitative yields of isabgol (Plantago ovata ). Journal of Agroecology 3(3), 277-289.
  • Ramroudi M, Keilha Jaleh M, Galavi M, Seghatoleslami MJ, Baradran R. 2011. The effect of various micronutrient foliar applications and irrigation regimes on quantitative and qualitative yields of isabgol (Plantago ovata ). Journal of Agroecology. 3(2), 219-226.
  • Raven EL. 2000. Peroxidase-catalyzed oxidation of ascorbate. Structural, spectroscopic and mechanistic correlations in ascorbate peroxidase. Subcellular Biochemistry, 35, 317–49.
  • Ravi S, Channal HT, Hebsur NS, Patil BN, Dharmatti PR. 2008. Effect of sulphur, zinc and iron nutrition on growth, yield, nutrient uptake and quality of safflower (Carthamus tinctorius L). Karnataka Journal Agriculture Science, 32, 382-385.
  • Rezaei, C.A., Zehtab, S.S., Pirzad, A. and Rahimi, A. 2015. Effect of foliar application of micronutrients iron, zinc and manganese on yield, yield components, and seed oil of calendula. Journal of Horticultural Science, 29(1), 95-102.
  • Samira RK, Rao KV, Saivastava GC. 2002. Differential response of wheat genotypes to long term salinity stress in relation to oxidative stress; antioxidant activity and osmolyte concentration. International Journal of Plant Sciences, 163, 1037-1046.
  • Sarani S, Heidari M, Glavi M, Siahsar BA. 2013. Effects of salinity and iron on growth, photosynthetic pigments and electrophoresis bands in two genus chamomile (Matricaria chamomilla and Anthemis nobilis L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants. 29(4), 732-746.
  • Sheikha SA, Al-Malki FM. 2011. Growth and chlorophyll responses of bean plants to chitosan applications. Eur. International Journal of Science and Research 50 (1), 124–134
  • Thalooth AT, Tawfik MM, Magda Mohamed H. 2006. A comparative study on the effect of foliar application of zinc, potassium and magnesium on growth, yield and some chemical constituents of mungbean plants grown under water stress conditions. World Journal Agricultural Science, 2, 37-46.
  • Yadegari, M., 2013. Foliar Application of Fe, Cu, Mn and B on growth, yield, and essential oil yield of marigold (Calendula officinalis). Journal of Applied Science and Agriculture, 8(5), 559-567.
  • Yadegari, M., 2015. Foliar application of micronutrients on essential oils of borago, thyme and marigold. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 15 (4), 949-964.
  • ( J, Zhang J, Wang Z, Zhu Q, Liu L. 2001. Water deficit induced senescence and its relationship to the remobilization of pre-stored carbon in wheat during grain filling. Agronomy Journal, 93, 196-206.
  • Zahedi H, Tohidi Moghadam HR. 2011. Effect of drought stress on antioxidant enzymes activities with zeolite and selenium application in canola cultivars. Research on crops, 12(2), 388-392.
  • Zarrouk O, Gogorcena Y, Gomez-Aparisi J, Betran JA, Moreno MA. 2005. Influence of Almond peach hybrids root stocks on flower and leaf mineral concentration, yield, vigor of two peach cultivars. Scientia Horticulturae, 106, 502-514.
دوره 34، شماره 3
مهر 1400
صفحه 576-592
  • تاریخ دریافت: 19 اسفند 1398
  • تاریخ پذیرش: 24 اردیبهشت 1399