Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology)

Effect of concentration and type of selenium application on the quantity and quality of essential oil of Lemon verbena (Lippia citriodora L.)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Assistant professor, Department of Soil Sciences, College of Agriculture and Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran

2 MSc. Student, Department of Soil Sciences, College of Agriculture and Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran

3 Master Science, Payam-e- Noor University, Karaj, Karaj

Abstract

Selenium is a beneficial element with antioxidant and antiviral properties that promotes plant growth. In order to investigate the effect of selenium on some morphological, physiological and quantitative and quality of lemon essential oil, an experiment was conducted with 5 treatments and 3 replications in hydroponic culture system. Selenium in form of sodium selenate was applied either in nutrient solution or by foliar spraying at levels (0, 2.0, 5.0, 10.0 and 15µM). The results showed that selenium treatment significantly increased leaf dry weight, leaf area and total chlorophyll content in both application methods compared to the control. Application of 5 µM Se in nutrient solution and of 10µM Se by foliar spraying successfully enhanced total phenolic compounds and DPPH free radical scavenging in leaves. The lowest amount of malondialdehyde by foliar application (13.4) and addition to nutrient solution (10.7) was observed in 10 and 5 ?M treatments, respectively. Also, this element increased the amount of essential oil in the treatment levels of 5 ?M nutrient solution and 10 ?M foliar application by 94.92 and 100%, respectively, compared to the control treatment. The survey of essential oil components showed that the highest amount of oxygenated monoterpenes, especially citral (48.3%) was measured from foliar samples with a concentration of 10 ?M selenium. In fact, the results of this study showed that the selenium in low concentrations (5-10 ?M) had improving effects on growth, physiological and quantity and quality of essential oils of Lemon verbena.

Keywords

Main Subjects

تاثیر غلظت و نوع کاربرد سلنیوم بر کمیت و کیفیت اسانس به لیمو

(Lippia citriodora L.)

محبوبه جلالی1*، حسن عبداللهی مقدم1 و فاطمه سهرابی2

1 ایران، خرم­آباد، دانشگاه لرستان، دانشکده کشاورزی، گروه علوم و مهندسی خاک

2 ایران، کرج، دانشگاه پیام نور واحد کرج، بیوتکنولوژی کشاورزی

تاریخ دریافت: 10/06/1399          تاریخ پذیرش: 17/12/1399

چکیده

سلنیوم عنصری سودمند با خواص آنتی اکسیدانی است که باعث افزایش رشد گیاهان می­شود. بمنظور بررسی اثر سلنیوم بر برخی صفات فیزیولوژیکی و کمیت و کیفیت اسانس برگ­های به لیمو، آزمایشی در محیط کشت هیدروپونیک با 5 تیمار و 3 تکرار انجام شد. در این مطالعه، سلنیوم به صورت سلنات سدیم و به دو شکل محلول­پاشی برگی و استفاده در محلول غذایی با غلظت­های 0، 2، 5، 10 و 15 میکرومولار مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن سلنیوم به طور معنی­داری باعث افزایش وزن خشک برگ، سطح برگ و میزان کلروفیل کل در هر دو روش کاربرد نسبت به شاهد شد. کاربرد 5 میکرومولار سلنیوم در محلول غذایی و 10 میکرومولار به صورت محلولپاشی برگی باعث افزایش فنل کل و افزایش مهار رادیکال آزاد DPPH گیاه شد. کمترین میزان مالون دی آلدئید در روش محلول­پاشی (4/13) و افزودن به محلول غذایی (7/10) بترتیب در تیمارهای 10 و 5 میکرومولار مشاهده شد. همچنین این عنصر در سطوح تیمار 5 میکرومولار محلول غذایی و 10 میکرومولار محلول­پاشی برگی بترتیب باعث افزایش 92/94 و 100 درصدی میزان اسانس نسبت به تیمار شاهد شد. بررسی اجزای اساس نشان داد که بیشترین میزان مونوترپن های اکسیژن دار به خصوص سیترال (3/48)، در اسانس نمونه­های محلول­پاشی شده با غلظت 10 میکرومولار سلنیوم وجود داشت. در واقع نتایج نشان داد که عنصر سلنیوم در غلظت­های کم (5-10 میکرومولار) اثرات بهبوددهنده­ای بر شاخص­های رشدی و کمیت و کیفیت اسانس به لیمو دارد.

واژه های کلیدی: اسانس، به لیمو، ترکیبات فنلی، فعالیت آنتی اکسیدانی، سلنیوم

* نویسنده مسئول، تلفن: 09133248762 ، پست الکترونیکی: jalali.mah@lu.ac.ir

مقدمه

 

گیاه دارویی به­لیمو (Lippia citriodora L.) درختچه­ای است با برگ­های کشیده، باریک و به رنگ سبز روشن که به­دلیل خواص دارویی مورد استفاده قرار می­گیرد. برگ به­عنوان اندام مورد استفاده دارای خواص متعددی از جمله ضد تشنج، ضد انقباض، آرام بخش، کاهش دهنده استرس است. اسانس این گیاه نیز دارای اثرات ضد میکروبی، ضد تب و مهار اثر تحریک کنندگی هیستامین است (42). برگ به­لیمو علاوه بر اسانس، حاوی آلکالوئید، فلاونوئید، موسیلاژ، تانن و فنل­های اسیدی می‌باشد. اسانس به­لیمو دارای ترکیبات مختلفی است که مهمترین آن­ها ژرانیال، نرال، لیمونن، 1،8- سینئول است (11(. ویژگی­های کمی و کیفی برگ­های به لیمو بستگی به شرایط محیطی و تغذیه ای گیاه دارد. تغذیه گیاهان از جمله گیاهان دارویی، یکی از مهمترین فاکتورهای تاثیر گذار در متابولیسم و میزان متابولیت­های ثانویه است.

از  سال  1957، سلنیوم  به  خاطر  حضور  در  سیستم­های

دفاعی آنتی­اکسیدانی مثل آنزیم­ گلوتاتیون پراکسیداز و تعادل هورمونی به عنوان یک مادة اساسی برای سلامتی انسان و حیوان شناخته شد که می­تواند نقش یک آنتی اکسیدانت را در گیاهان بازی کند (41). سلنیوم به شکل سلنات یا سلنیت، جذب گیاهان شده و به سلنومتیونین و یا سلنوسیستئین تبدیل می­شود. سلنیوم نمی­تواند به طور مستقیم به غذا افزوده شود، لذ ا غلظت سلنیوم در گیاهان می­تواند به روش­های مختلفی از جمله اضافه کردن سلنیوم به خاک، خیساندن بذور در محلول سلنیوم قبل از کشت، کشت­های هیدروپونیک و آیروپونیک در محلول غذایی حاوی ترکیبات سلنیوم و کاربرد محلول­پاشی گیاهان با محلول سلنیوم، افزایش داد (20).

اگرچه سلنیوم از جمله عناصر ضروری برای گیاهان به شمار نمی­آید، اما تحقیقات نشان داده که غلظت­های پایین این عنصر می­تواند اثرات مفیدی بر رشد و عملکرد و افزایش ظرفیت آنتی اکسیدانی و جذب سایر یون­ها توسط گیاه داشته باشد (44). در واقع تحقیقات نشان داده که سلنیوم در سیستم­های زیستی در سه سطح عمل می­کند؛ در غلظت­های کم برای رشد و نمو طبیعی گیاه لازم است، در غلظت­های متوسط در جهت حفظ عملکرد هومئوستازیک مورد نیاز می­باشد و سرانجام در غلظت­های زیاد اثرات سمی دارد. تأثیر سلنیوم در غلظت­های کم در کاهش تنش­های محیطی شامل تنش فلزات سنگین (9)، تنش شوری و خشکی (14، 35)  اثبات شده است. ولی کاربرد سلنیوم در غلظت­های بیشتر باعث تحریک تنش اکسیداتیو و تجزیه غشاها شده و کاهش رشد می­شود (44).

سلنیوم شباهت زیادی به گوگرد دارد و از این رو در واکنش­های مختلف و در غلظت­های بالا، جایگزین گوگرد شده و به همین دلیل است که علامت سمیت سلنیوم شباهت زیادی به سمیت گوگرد دارد. یکی دیگر از سازوکارهای سمیت سلنیوم در گیاهان این است که غلظت­های بالای سلنیوم، بیشتر گروه تیول احیاء موجود در سلول­های گیاهی را در جهت جذب و تحلیل سلنیوم مصرف می­کنند، در نتیجه تیول کافی برای جاروب کردن رادیکال­های آزاد اکسیژن در دسترس گیاه نخواهد بود. در این شرایط گونه­های فعال اکسیژن باعث تخریب غشاها می­شود (29).

به اعتقاد Paciolla همکاران (2011)، شکل سلنیوم، نحوه کاربرد و نوع گونه گیاهی در بروز علائم سمیت حاصل از سلنیوم بسیار تاثیرگذار می­باشند (31). مطالعات نشان داده که کاربرد سلنیوم به صورت محلولپاشی، موثرتر از کاربرد خاکی آن است (4). همچنین مطالعات نشان دادند که کاربرد سلنیوم باعث افزایش فعالیت آنتی­اکسیدانی گیاه می­شود که خود این موضوع باعث افزایش کمی وکیفی گوجه فرنگی، بروکلی و کاهو شده است (16، 5، 39).

سلنیوم یک ماده غذایی مهم در تولید اسانس گیاهان دارویی محسوب می­شود. سلنیوم علاوه بر تاثیر بر میزان اسانس گیاهان دارویی، بر درصد ترکیب­های تشکیل دهنده اسانس نیز تاثیرگذار است (12). مطالعات نشان داده که غلظت 8-2 میلی گرم بر لیتر باعث افزایش معنی دار در میزان اسانس ریحان شد (12). Khalid و همکاران (2017) گزارش کرد که بیشترین میزان ترکیبات اصلی گیاه پونه در تیمار 8 میلی گرم بر لیتر سلنیوم مشاهده شد که این میزان باعث تولید بیشترین میزان اسانس و مونوترپن­ها (19).

با توجه به روند روز افزون استفاده از گیاهان دارویی و از آنجا که افزایش کمیت و کیفیت اسانس این گیاهان، یکی از مباحث اصلی پیش روی موجود در بحث گیاهان دارویی است، لذا مطالعه عوامل موثر بر بهبود کیفیت و کمیت این گیاهان ضروری است. به همین جهت، این مطالعه با هدف بررسی تاثیر سلنیوم بر عملکرد و محتوی اسانس گیاه دارویی به لیمو به دو روش محلول­پاشی برگی و استفاده در محلول غذایی انجام شد.

مواد و روشها

به  منظور  بررسی  تاثیر  غلظت  و  نوع  کاربرد سلنیوم بر

عملکرد، میزان ترکیبات فنلی، فعالیت آنتی اکسیدانی و کمیت و کیفیت اسانس گیاه به لیمو، آزمایشی با 3 تکرار و 5 تیمار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان و در محیط کشت هیدروپونیک انجام شد. در این مطالعه از سلنات سدیم (Na2SeO4) به عنوان منبع سلنیوم استفاده شد. چهار سطح سلنیوم (2، 5، 10 و 15 میکرومولار) مورد مطالعه قرار گرفت. تیمار شاهد، شامل گیاهانی بود که در محلول بدون سلنیوم رشد کردند. قابل ذکر است که دراین مطالعه، سلنیوم به دو صورت محلول پاشی برگی و اضافه کردن به محلول غذایی مورد استفاده قرار گرفت.

ابتـدا قلمه­های نیمه خشبی ایـن گیـاه در بسـتر پرلیت در شرایط گلخانه ریشه­دار شدند. سپس نشاهای هم اندازه به گلدان­های دو لیتری که با محلول نیم هوگلند پر شده بود انتقال داده شدند. در هر گلدان 4 نشا کاشته شد. پس از یک دوره سازگاری 10 روزه، گیاهان آماده انتقال به مخزن­های اصلی و اعمال تیمارها شدند. اعمال تیمارها 35 روز به طول انجامید. قابل ذکر است که محلولپاشی برگی هر هفته انجام شد. غلظت عناصر غذایی در محلول به شرح زیر بود: نیترات (3/6 میلی مولار)، آمونیوم (7/0 میلی­مولار)، فسفر (H2PO4) (1 میلی­مولار)، سولفات (1 میلی­مولار)، پتاسیم (7/2 میلی­مولار)، کلسیم (5/2 میلی­مولار)، منیزیم (1 میلی­مولار)، آهن (50 میکرومولار)، بور (30 میکرومولار)، منگنز (4 میکرومولار)، مس (1 میکرومولار)، مولیبدن (1 میکرومولار) و روی (2 میکرومولار)

دما و رطوبت گلخانه در طول مدت آزمایش 4±26 درجه سلسیوس و 70 درصد رطوبت نسبی حفظ گردید. pH محلـول غـذایی بــا افــزودن 025/0 میلــی­لیتــر در لیتــر اســید فســفریک و 062/0 میلی­لیتر در لیتر اسید نیتریک، در محدوده 7/5 تنظیم شد. هدایت الکتریکی  (EC)نیز در محدوده 3/2 دسی زیمنس بر متر تنظیم شد. هدایت الکتریکی  (EC) و pH محلول­های غذایی هر دو روز یک­بار کنترل شد و با توجه به شدت نور، محلول غذایی حداکثر تا یک هفته تعویض کامل می­شد. برای تهویه محلول غذایی از پمپ های هوا استفاده گردید. قابل ذکر است میزان کلروفیل طی سه مرحله با فواصل زمانی 10 روزه با استفاده از دستگاه کلروفیل متر (مدل  SPAD-502، شرکت Konica Minolta، ژاپن) اندازه­گیری و عدد حاصل از میانگین سه تکرار در هر تیمار به عنوان عدد نهایی ثبت شد. 

برداشت و تهیه نمونه :حدود پنج هفته پس از اعمال تیمارها، گیاهان برداشت شدند. تعدادی از برگ­های گیاهان در هر تیمار در دمای 60 درجه سانتیگراد خشک شدند و برای تعیین وزن خشک، میزان اسانس و اندازه­گیری غلظت سلنیوم استفاده شد. قسمت دیگر برگ­های گیاه، جهت اندازه­گیری میزان ترکیبات فنلی و ظرفیت آنتی اکسیدانی گیاه در فریزر 80- نگهداری شدند.

سنجش سلنیوم کل: برای سنجش سلنیوم کل، ابتدا پنج گرم از نمونه­های گیاهی خشک شده در 25 میلی لیتر مخلوط اسید نیتریک و اسید پرکلریک غلیظ (با نسبت حجمی 4:1) و در دمای 130 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت هضم شدند. پس از خنک شدن، 5 میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ اضافه شده و به مدت 20 دقیقه در دمای 115 درجه سانتیگراد حرارت داده شد. سپس عصاره ها به لوله های 50 میلی­لیتری انتقال و با آب مقطر دوبار تقطیر به حجم رسانده شدند و محلول­های بدست آمده برای تعیین سلنیوم کل با استفاده از اسپکترومتر نشر اتمیICP OES spectrometer, Integra XL2, GBC Australia) ) مورد استفاده قرار گرفتند (23).

سنجش میزان آنتوسیانین کل، فلاونوئیدها و فنل کل: برای سنجش آنتوسیانین، 200 میلی­گرم نمونه منجمد در 3 میلی­لیتر متانول اسیدی خوب سائیده و سپس عصاره حاصل به مدت 15دقیقه و با دور rpm 12000 سانتریفوژ شد. محلول رویی پس از صاف شدن به مدت یک شب در تاریکی قرار داده شد و سپس جذب آن در طول موج 550 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر ( Mapada uv-1300 ) خوانده شد. برای محاسبه غلظت آنتوسیانین، از ضریب خاموشی Cm-1M-133000 استفاده شد (7).

مقادیر فلاونوئیدها در نمونه عصاره های گیاهی به روش پورمراد و همکاران (33) اندازه گیری شد. ابتدا 1/0 میلی لیتر کلرید آلومینیوم 10 درصد را با 1/0 میلی لیتر استات پتاسیم یک مولار مخلوط کرده و سپس به آنها 8/2 میلی لیتر آب مقطر دو بار تقطیر اضافه شد. در مرحله بعد 5/0 میلی لیتر از محلول هر عصاره که با 5/1 میلی لیتر اتانول مخلوط گردیده بود، به مخلوط کلرید آلومینیوم، استات پتاسیم و آب اضافه گردید. مخلوط نهایی حاصل برای مدت 30 دقیقه در دمای اتاق قرار داده شد. سپس جذب مخلوط واکنش در طول موج 415 نانومتر توسط اسپکتروفتومتر مدل (Mapada uv-1300) اندازه گیری شد.

جهت اندازه گیری میزان فنل به یک میلی لیتر از عصاره متانولی، یک میلی لیتراسید هیدروکلریک (6 مولار) و 5 میلی لیتر متانول 75 درصد افزوده و در لوله­های درب دار در بن ماری 90 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت قرار داده شد. سپس در دمای اتاق سرد و پس از آن توسط آب مقطر به حجم 10 میلی­لیتر رسانده شد. یک میلی لیتر از محلول اخیر در لوله­ای مجزا با 5 میلی لیتر معرف فولین سیوکالتیو (10:1) و 15 میلی لیتر Na2CO3 (7 گرم درصد) مخلوط نموده و در پایان به حجم 100 میلی لیتر رسانده و جذب آن در 760 نانومتر اندازه گیری شد (47).

تعیین فعالیت آنتی­اکسیدانی (ارزیابی میزان مهار رادیکال آزاد (DPPH)diphenyl-1-picrylhydrazyl): ابتدا 5/2میلی لیتر از محلول متانولی نمونه مورد نظر در یک لوله­ی آزمایش ریخته شد. سپس به آن یک میلی­لیتر محلول متانولی DPPH اضافه شد. محتویات هر لوله با ورتکس مخلوط و پس از گذشت 30 دقیقه، جذب آنها در طول موج 518 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومترUV/Vis مدل PhotonixAr 2015 در برابر بلانک حاوی متانول خوانده شد. درصد مهار رادیکال  DPPHبا استفاده از معادله I(%)= 100× (A0 −As)/A0 محاسبه شد. که A0 جذب کنترل (حاوی همه اجزا واکنشگر بدون نمونه) و As جذب نمونه بود. سپس نتایج بصورت  IC50 (مقداری از آنتی اکسیدان که لازم است تا غلظت DPPH به 50 درصد مقدار اولیه برسد) بیان گردید (45).

سنجش مالون دی آلدئید: برای بررسی میزان پراکسیداسیون لیپیدها که با سنجش میزان مالون دی آلدئید ارزیابی می­شود، ابتدا، عصاره گیاهی در محلول 1/0 درصد (w/v) تری کلرو استیک اسید (TCA) استخراج شده و به مدت پنج دقیقه در g 10000 سانتریفوژ گردید. نسبت 1 به 4 از روشناور با محلول 20 درصد از TCA حاوی 5/0 درصد تیوباربتیوریک اسید در لوله آزمایش با هم مخلوط شده و به مدت 30 دقیقه در حمام آب گرم با دمای 95 درجه سانتیگراد قرار گرفت. سپس لوله ها به سرعت در یخ سرد شده و به مدت 15 دقیقه در g 10000 سانتریفوژ شدند و جذب نمونه ها در532 نانومتر توسط اسپکتروفتومتر مورد اندازه­گیری قرار گرفت (6).

تعیین میزان اسانس: بمنظور استخراج اسانس، 100 گرم از برگ خشک­ شده از هر یک از تیمارها را به طور جداگانه وزن نموده و پس از اینکه بلافاصله قبل از اسانس­گیری با دست کمی پودر شدند، 800 میلی­لیتر آب مقطر به داخل کلونجر افزوده شد و به مدّت 3 ساعت بعد از به جوش­آمدن آب حرارت داده شد. پس از این مدت، اسانس در محل جمع­آوری اسانس که مدرج می باشد جمع شد.

روش استخراج ماده مؤثره: بمنظور جداسازی و شناسایی ترکیبات اسانس از دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC) و کروماتوگرافی گازی متصل به طیف سنج جرمی (GC/MS) استفاده شد. برای آماده­سازی نمونه­ها، نمونه­ها از قبل توسط سولفات سدیم رطوبت­گیری شدند. سپس یک میکرولیتر نمونه اسانس در دو میلی­لیتر دی کلرومتان رقیق گردید. ابتدا نمونه­های آماده­شده به دستگاه کروماتوگرافی تزریق شد و مناسب­ترین برنامه­ریزی دمایی ستون برای جداسازی کامل ترکیب­های اسانس به دست آمد.سپس اسانس­ها به دستگاه گاز کروماتوگرافی متصل به طیف­سنج جرمی نیز تزریق شد و طیف جرمی ترکیب­ها به دست آمد. شناسایی ترکیب­های اسانس با استفاده از اندیس بازداری کواتس و بررسی طیف­های جرمی و مقایسه با طیف‌های جرمی پیشنهادی توسط کتابخانه­های کامپیوتر دستگاه کروماتوگراف گازی متصل به طیف سنج جرمی صورت گرفت (3).

آنالیز آماری: داده­ها پس از جمع­آوری با استفاده از برنامه آماری SPSS و آزمون واریانس یک طرفه (one-way ANOVA) (برای هر فاکتور ) و آنالیز دو طرفه (two-way ANOVA) (برهمکنش بین فاکتورها (نوع کاربرد و غلظت سلنیوم)) انجام گرفت. از آزمون توکی برای مقایسه جهت مقایسه زیرگروه ها استفاده شد و P کمتر از 05/0 معنی­دار در نظر گرفته شد. مقادیر به صورت میانگین ± انحراف معیار گزارش گردید. در تمام نمودارها و جداول، حروف کوچک مختلف تفاوت معنی دار را در بین گیاهان به دلیل افزودن سلنیوم در محلول غذایی نشان می دهد و حروف بزرگ نشان دهنده تفاوت معنی­دار بین گیاهان به دلیل محلول­پاشی برگی است. همچنین رسم نمودارها توسط نرم­افزار EXCEL2007 انجام گرفت.

نتایج

نتایج جدول آنالیز واریانس نشان داد که اثر غلظت، نوع کاربرد و اثر برهمکنش غلظت در نوع کاربرد بر غلظت سلنیوم در برگ­ها معنی­دار بود (جدول 1).

 

جدول 1- نتایج آنالیز واریانس دو طرفه برای غلظت سلنیوم برگ­ها، وزن خشک برگ، سطح برگ، شاخص کلروفیل، میزان آنتوسیانین و فلاونوئید برگ، میزان فنل کل، درصد مهار رادیکال آزاد ، میزام مالون دی آلدئید و درصد اسانس تحت تیمار سلنیوم

تاثیرات اصلی

فاکتورها

غلظت سلنیوم در برگها

وزن خشک برگ

سطح برگ

شاخص کلروفیل

آنتوسیانین برگ

 

نوع کاربرد

محلول غذایی

a978/7

a478/4

a634/5

b668/14

b62/30

محلولپاشی برگی

148/5b

a43/4

b262/5

a724/15

42/35a

 

 

غلظت سلنیوم

0

e014/0

cd40/3

c62/3

c86/10

c6/29

2

d095/1

c725/3

b995/4

b42/14

b15/31

5

c925/3

a375/5

a7

a455/17

ab85/34

10

b67/9

a595/5

a895/6

a195/18

a95/37

15

a115/18

b175/4

b73/4

b05/15

b55/31

 

 

معنی داری

نوع کاربرد

*

  ns

*

*

*

غلظت سلنیوم

**

*

*

*

*

نوع کاربرد×غلظت

*

ns

*

*

*

تاثیرات اصلی

فاکتورها

فلاونوئید برگ

میزان فنل

درصد مهار رادیکال آزاد DPPH

میزان مالون دی الدئید

درصد اسانس

 

نوع کاربرد

محلول غذایی

a32/4

a646/20

a84/61

a16/18

a062/1

محلولپاشی برگی

a25/4

b9/18

18/59 b

a02/19

a072/1

 

 

غلظت سلنیوم

0

a09/4

c3/14

c7/36

b9/19

d69/0

2

a115/4

b05/18

b15/56

b8/19

b04/1

5

a38/4

ab9/22

a7/78

c45/14

a345/1

10

a545/4

a45/25

ab35/74

c1/13

a305/1

15

a295/4

b165/18

b65/56

a7/25

c955/0

 

معنی داری

نوع کاربرد

Ns

*

*

ns

Ns

غلظت سلنیوم

Ns

*

*

*

*

نوع کاربرد×غلظت

Ns

*

*

ns

Ns

داده ها از طریق ANOVA دو طرفه، مورد ارزیابی قرار گرفتند.فاکتورها: غلظت سلنیوم و نوع کاربرد آن. از آزمون توکی (P≤0.05) برای مقایسه میانگین­ها استفاده شد. اعداد با حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنی‌دار (P≤0.05) نمی‌باشند. علامت * نشان­دهنده معنی­داری بین فاکتورهای مورد مطالعه است.

 

نتایج نشان داد که در تیمار شاهد که هیچ­گونه سلنیومی استفاده نشد، غلظت کمی از سلنیوم (014/0 میکروگرم بر گرم) مشاهده شد (جدول 2). با افزایش غلظت سلنیوم چه در محلول غذایی و چه به فرم محلول­پاشی برگی، غلظت سلنیوم در برگ­های گیاه، افزایش معنی­داری پیدا کرد. تفاوت معنی­داری در غلظت سلنیوم در برگ­ها بین دو روش محلول­پاشی برگی و محلول غذایی در غلظت­های 5، 10 و 15 میکرومولار سلنیوم مشاهده شد (جدول 2). اما به طور کلی غلظت سلنیوم در برگ­ها در روش استفاده در محلول غذایی بیشتر بود و این افزایش نسبت به روش محلولپاشی معنی­دار بود (جدول 1).

نتایج آنالیز واریانس تنها نشان دهنده اثر معنی­دار غلظت سلنیوم بر وزن خشک برگ بود و تفاوت معنی­داری در نوع کاربرد و برهمکنش غلظت در نوع کاربرد در وزن خشک برگ مشاهده نشد (جدول 1). همچنین نتایج حاکی از اثر معنی­دار اثر غلظت، نوع کاربرد و برهمکنش غلظت در نوع کاربرد بر سطح برگ و شاخص کلروفیل بود (جدول 1). نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که افزودن سلنیوم چه به محلول غذایی و چه به فرم محلول­پاشی برگی، وزن خشک برگ، سطح برگ و میزان کلروفیل را به طور معنی­داری تحت تاثیر قرار داد (جدول 2). تیمار 2 و 15 میکرومولار در هر دو روش کاربرد، باعث افزایش جزئی در صفات ذکر شده گردید، ولی بیشینه این تاثیر در گیاهان تیمار شده با 5 میکرومولار در محلول غذایی و 10 میکرومولار در تیمار محلول­پاشی برگی مشاهده شد. تیمار 5 میکرومولار سلنیوم در محلول غذایی و 10 میکرومولار محلول­پاشی برگی بترتیب باعث افزایش 82/68 و 64/72 درصدی وزن خشک برگ نسبت به شاهد شدند (جدول 2). بیشترین میزان سطح برگ در هر دو روش کاربرد، در تیمار 5 و 10 میکرومولار بدست آمد که تفاوت معنی­داری بین این دو تیمار در هیچ یک از روش­ها وجود نداشت. همچنین بیشینه تاثیر سلنیوم بر روی محتوای کلروفیل، در روش کاربرد سلنیوم در محلول غذایی در تیمار 5 میکرومولار (05/19) و در محلولپاشی برگی در تیمار 10 میکرومولار (25/20) مشاهده شد.

 

جدول 2- تاثیر غلظت و نوع کاربرد سلنیوم بر غلظت سلنیوم برگ، وزن خشک برگ، سطح برگ و شاخص کلروفیل

 

تیمار سلنیوم

 

غلظت سلنیوم (میکرومولار)

غلظت سلنیوم در برگها (میکرو گرم بر گرم)

وزن خشک برگ (گرم در گیاه)

سطح برگ (سانتیمتر مربع)

شاخص کلروفیل

(SPAD)

شاهد

0

001/0± 014/0  eE

21/0± 40/3 Cd

32/0± 62/3  dC

96/0± 86/10  dC

 

محلول غذایی

 

2

11/0± 24/1  d

18/0± 89/3  c

45/0± 97/5  b*

24/1± 12/14  c

 

5

35/0± 84/4  c*

62/0± 74/5 a

57/0± 57/7  a*

33/1± 05/19 a*

 

10

02/1± 09/11  b*

45/0± 32/5  ab

59/0± 66/6  ab

06/1± 14/16 b*

 

15

76/0± 71/22  a*

36/0± 04/4  c

31/0± 35/4  cd*

95/0± 17/13  c*

 

محلولپاشی برگی

 

2

09/0± 95/0  D

29/0± 56/3  D

52/0± 02/4  C*

02/1± 72/14  B

 

5

31/0± 01/3 C*

37/0± 01/5  B

70/0± 43/6  AB*

14/1±86/15  B*

 

10

52/0± 25/8  B*

55/0± 87/5  A

55/0± 13/7  A

86/0± 25/20  A*

 

15

01/1± 52/13  A*

26/0± 31/4  C

65/0± 11/5  B*

17/1± 93/16 AB*
                 

داده ها از طریق ANOVA یک طرفه برای هر فاکتور (نوع کاربرد و غلظت سلنیوم) به طور جداگانه مورد ارزیابی قرار گرفتند. حروف کوچک مختلف تفاوت معنی دار را در بین گیاهان به دلیل افزودن سلنیوم در محلول غذایی نشان می­دهد و حروف بزرگ نشان دهنده تفاوت معنی­دار بین گیاهان به دلیل محلول­پاشی برگی است (P≤0.05). * اختلاف در سطح 05/0 درصد معنی­دار بین دو نوع کاربرد سلنیوم بر اساس آزمون توکی.

 

ترکیبات فنولیک: نتایج جدول آنالیز واریانس نشان داد که اثر غلظت، نوع کاربرد و اثر برهمکنش غلظت در نوع کاربرد بر میزان آنتوسیانین برگ معنی­دار بود (جدول 1). تفاوت معنی­داری بین غلظت­های مختلف در روش محلول غذایی وجود نداشت. اما در محلول­پاشی برگی تفاوت معنی­داری بین تیمارهای مختلف بر میزان آنتوسیانین برگ مشاهده شد (جدول 3). به طور کلی میانگین میزان آنتوسیانین برگ در روش محلو­پاشی برگی (42/35 میکرو مول بر گرم وزن تر) نسبت به کاربرد در محلول غذایی (62/30 میکرو مول بر گرم وزن تر) بیشتر بود (جدول 1).

همچنین نتایج عدم تفاوت معنی­دار میزان فلاونوئید برگ در نوع کاربرد، غلظت سلنیوم و برهمکنش نوع کاربرد در غلظت سلنیوم را نشان داد (جدول 1). تفاوت معنی­داری در میزان فنل کل بین تیمارهای مختلف و روش­های مختلف کاربرد سلنیوم مشاهده شد (جدول 1). تیمار گیاه به لیمو با سلنیوم به طور کلی باعث افزایش میزان فنل کل در برگ­ها نسبت به شاهد شد (جدول 3). در روش محلول­پاشی برگی، بیشترین میزان فنل کل در تیمار 10 میکرومولار مشاهده شد. در واقع، محلول­پاشی 10 میکرومولار سلنیوم باعث افزایش 5/89 درصدی فنل کل نسبت به شاهد شد. در روش استفاده از سلنیوم در محلول غذایی، بیشترین میزان این ترکیب در تیمارهای 5 و 10 میکرومولار مشاهده شد و تفاوت معنی­داری بین آنها در سطح احتمال 5 درصد مشاهده نشد.به طور کلی، میزان فنل کل در روش استفاده سلنیوم در محلول غذایی بیشتر از استفاده به صورت محلولپاشی برگی بود (جدول 1).

 

 

جدول 3 - تاثیر غلظت و نوع کاربرد سلنیوم بر میزان آنتوسیانین، فلاونوئید و میزان فنل کل در برگهای به لیمو

تیمار سلنیوم

 

غلظت سلنیوم (میکرومولار)

میزان آنتوسیانین برگ (میکرو مول بر گرم وزن تر)

میزان فلاونوئید (میلی گرم کوئرستین  بر گرم وزن خشک)

میزان فنل کل (میلی گرم گالیک اسید بر گرم عصاره خشک)

شاهد

0

54/1± 6/29  abB

23/0± 09/4  abAB

5/0± 3/14  Ccd

محلول غذایی

 

2

18/1± 5/28  ab

31/0± 19/4  ab

2/1± 6/19  b*

5

24/1± 1/32 a

30/0± 51/4 a

01/2± 5/25 a*

10

01/2± 3/34  a*

36/0± 48/4  a

12/1±8/23  a*

15

2/2± 6/28  ab*

27/0± 33/4  ab

82/0± 03/20  b*

محلولپاشی برگی

 

2

85/1± 8/33  B

22/0± 04/4  AB

03/1± 5/16  C*

5

86/1± 6/37  AB

24/0± 25/4 AB

1/1± 3/20 B*

10

08/2± 6/41  A*

19/0± 61/4  A

5/1± 1/27  A*

15

55/1± 5/34  B*

24/0± 26/4  AB

96/0± 3/16  C*

داده ها از طریق ANOVA یک طرفه برای هر فاکتور (نوع کاربرد و غلظت سلنیوم) به طور جداگانه مورد ارزیابی قرار گرفتند. حروف کوچک مختلف تفاوت معنی دار را در بین گیاهان به دلیل افزودن سلنیوم در محلول غذایی نشان می­دهد و حروف بزرگ نشان دهنده تفاوت معنی­دار بین گیاهان به دلیل محلول­پاشی برگی است (P≤0.05). * اختلاف در سطح 05/0 درصد معنی­دار بین دو نوع کاربرد سلنیوم بر اساس آزمون توکی.

 

 

درصد مهار رادیکال آزاد DPPH و میزان مالون دی آلدئید برگ: نتایج جدول آنالیز واریانس نشان داد که نوع کاربرد، غلظت سلنیوم و بر همکنش این دو پارامتر بر هم بر درصد مهار رادیکال آزاد DPPH معنی­دار بود. (جدول 1). بیشترین میزان مهار رادیکال آزاد DPPH در تیمار 5 میکرومولار سلنیوم در محلول غذایی (7/86 درصد) و کمترین آن در تیمار شاهد (7/36 درصد) مشاهده شد (شکل 1). در محلول­پاشی برگی نیز، بیشترین میزان این صفت در تیمار 5 و 10 میکرومولار مشاهده شد که تفاوت معنی­داری با یکدیگر در سطح احتمال 5 درصد نداشتند. در واقع با افزایش غلظت سلنیوم به 15 میکرومولار، درصد مهار این رادیکال آزاد در هر دو روش کاهش معنی­داری نشان داد. در غلظت­های 2، 5 و 15 میکرومولار تفاوت معنی­داری بین دو روش کاربرد سلنیوم مشاهده شد (شکل 1).

 

شکل 1- تاثیر غلظت و نوع کاربرد سلنیوم بر درصد مهار رادیکال آزاد DPPH در برگهای به لیمو (NS: استفاده از سلنیوم در محلول غذایی و FA: کاربرد سلنیوم به صورت محلول­پاشی برگی). اعداد با حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنی‌دار (P≤0.05) نمی‌باشند. * اختلاف در سطح 05/0 درصد معنی­دار بین دو نوع کاربرد سلنیوم بر اساس آزمون توکی.

بر طبق نتایج جدول آنالیز واریانس، تنها غلظت سلنیوم دارای تاثیر معنی­دار بر میزان مالون دی آلدئید بود اما بین روش­های مختلف کاربرد در هیچ­کدام از روش­ها تفاوت معنی­داری مشاهده نشد (جدول 1). اثر غلظت­های مختلف سلنیوم و نوع کاربرد این عنصر بر محتوای مالون دی آلدئید برگ به لیمو در شکل 2 نشان داده شده است. نتایج نشان داد که غلظت­های بالای سلنیوم موجب افزایش محتوای مالون دی آلدئید و در نتیجه پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی شد بطوریکه حداکثر محتوای مالون دی آلدئید در تیمار 15 میکرومولار سلنیوم در هر دو روش کاربرد مشاهده شد.

درصد اسانس: نتایج جدول آنالیز واریانس حاکی از تاثیر معنی­دار غلظت سلنیوم و عدم تاثیر معنی­دار نوع کاربرد سلنیوم بر درصد اسانس گیاه به لیمو بود (جدول 1). تیمار گیاه به لیمو با سلنیوم باعث افزایش میزان اسانس گیاه شد (شکل 3).

در واقع با افزایش غلظت سلنیوم تا 10 میکرومولار در روش محلول­پاشی برگی و تا 5 میکرومولار در روش افزودن سلنیوم به محلول غذایی، درصد اسانس به صورت معنی داری افزایش یافت. با افزایش بیشتر غلظت سلنیوم به 15 میکرومولار، میزان اسانس کاهش معنی­داری پیدا کرد. بیشترین درصد اسانس (38/1 درصد) در تیمار 10 میکرومولار و به روش محلولپاشی برگی و کمترین میزان آن در تیمار شاهد (69/0 درصد) مشاهده شد (شکل 3).

 

شکل 2- تاثیر غلظت و نوع کاربرد سلنیوم بر میزان مالون دی آلدئید در برگهای به لیمو (NS: استفاده از سلنیوم در محلول غذایی و FA: استفاده از سلنیوم به صورت محلول­پاشی برگی). اعداد با حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنی‌دار (P≤0.05) نمی‌باشند. * اختلاف در سطح 05/0 درصد معنی­دار بین دو نوع کاربرد سلنیوم بر اساس آزمون توکی.

اما به طور کلی، تفاوت معنی­داری بین دو روش کاربرد کود در میزان اسانس گیاه به لیمو مشاهده نشد.

 

شکل 3- تاثیر غلظت و نوع کاربرد سلنیوم بر درصد اسانس در برگ­های به لیمو (NS: استفاده از سلنیوم در محلول غذایی و FA: استفاده از سلنیوم به صورت محلول­پاشی برگی). اعداد با حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنی‌دار (P≤0.05) نمی‌باشند. * اختلاف در سطح 05/0 درصد معنی­دار بین دو نوع کاربرد سلنیوم بر اساس آزمون توکی.

درصد ترکیب­های تشکیل دهنده اسانس: طبق آنالیز اسانس­ها (جدول 3)، مهمترین اجزای شناسایی شده در نمونه­های گیاهی عبارت بودند از: نرال (neral)، ژرانیال (geranial)، لیمونن (limonene) و 1،8 سینئول (1,8-cineole). ترکیب هایی مانند گاما-المن (γ-elemene)، اسپاچولنول (spathulenol) و لینالول (Linalool) نیز در مقادیر متوسطی در اسانس مشاهده شد. در ادامه به تغییرات آنها تحت تیمارهای مختلف پرداخته می شود.

سیترال: به مجموع دو ترکیب نرال و ژرانیال، سیترال گفته می­شود که مهمترین جزء اسانس به لیمو محسوب می­گردد. بالاترین میزان سیترال (3/48) در تیمار 10 میکرومولار محلول­پاشی برگی و کمترین میزان آن (56/27) در تیمار شاهد مشاهده شد (جدول 3). در واقع تمامی تیمارهای سلنیوم باعث افزایش میزان سیترال در برگ نسبت به شاهد شدند.

لیمونن: روند افزایش میزان لیمونن با بالا رفتن غلظت سلنیوم در هر دو روش کاربرد مشاهده شد. قابل ذکر است که این روند رو به افزایش تا غلظت 10 میکرومولار وجود داشت و بعد از آن در غلظت 15 میکرومولار شروع به کاهش کرد.

1، 8-سینئول: بیشترین میزان این ترکیب در تیمار 10 میکرومولار در هر دو روش محلولپاشی برگی (1/5) و افزودن به محلول غذایی (7/5) مشاهده شد.

بررسی گروه­های اجزای اسانس: همانطور که در جدول 3 مشاهده می­شود، مونوترپن­های اکسیژن­دار بیشترین بخش ترکیب­های اسانس به لیمو تحت تیمارهای مختلف سلنیوم را تشکیل دادند.

 

جدول 3- بررسی درصد اجزای اسانس برگ­های به لیمو تحت تاثیر غلظت و نوع کاربرد سلنیوم

نام ترکیب

شاخص بازداری

شاهد

محلول غذایی

محلولپاشی برگی

0

2

5

10

15

2

5

10

15

 

میکرومولار  (µM)

α-pinene

938

42/0

42/0

16/0

14/0

33/0

11/0

15/0

16/0

13/0

Limonene

1028

6/3

8/3

3/5

7/5

7/3

5/2

7/4

1/5

6/4

1,8-cineole

1031

9/2

9/3

1/4

4/4

2/2

6/3

5/3

9/4

2/3

γ-terpinene

1062

-

85/1

34/0

14/0

½

-

24/0

1/0

3/1

transpinocarveol

1140

43/0

98/0

12/0

-

-

39/0

-

-

87/0

cis-sabinol

1143

2/3

43/2

85/0

24/0

93/3

11/1

63/1

32/0

82/1

Neral

1238

96/9

4/9

6/11

9/11

9/8

6/10

6/8

1/14

4/12

Geranial

1267

6/17

9/19

2/30

6/29

2/21

4/25

5/30

2/34

3/27

γ-elemene

1439

8/4

3/1

3/0

5/0

6/3

61/3

3/1

2/0

4/1

spathulenol

1580

81/3

15/4

17/2

01/3

61/3

91/3

09/4

15/1

18/3

citronellal

1152

12/4

16/4

15/1

9/1

13/4

89/3

58/3

01/1

4/4

Caryophyllene oxide

1581

04/3

94/2

5/1

5/1

05/3

4/2

09/1

31/1

03/1

Linalool

1111

81/3

58/1

81/0

15/0

81/1

41/1

41/1

61/0

34/1

β-pinene

996

32/0

82/0

-

-

82/0

42/0

-

-

-

γ-elemene

1439

-

95/2

11/0

09/0

12/1

36/1

08/0

12/0

69/1

trans-Nerolidol

1564

02/1

04/1

04/0

08/0

03/1

09/0

81/0

01/0

-

مونوترپن­های­هیدروکربنی

 

5/7

74/5

85/5

24/8

24/6

14/5

91/3

13/3

92/6

مونوترپن­های اکسیژن­دار

 

6/19

2/20

5/26

4/23

3/17

4/21

64/21

2/25

4/15

سزکوئی­ترپن­های­هیدروکربنی

 

6/5

3/6

34/4

14/3

59/6

24/5

24/5

39/5

42/6

سزکوئی­ترپن­های­اکسیژن­دار

 

6/6

12/4

13/3

05/4

97/5

54/5

85/4

76/1

86/4

کل ترکیبات شناسایی­شده

 

33/98

98/97

57/98

18/98

63/97

12/98

32/97

77/98

26/98

 

 

تیمار 5 میکرومولار سلنیوم در محلول غذایی بیشترین میزان مونوترپن­های اکسیژن دار (5/26) را به خود اختصاص داده ولی بیشترین میزان مونوترپن­های هیدروکربنی (5/7)در تیمار شاهد مشاهده شد.

بحث

در این تحقیق کاهش ویژگی­های رشدی و شاهص کلروفیل در غلظت­های بالای سلنیوم نشان داد کاربرد این غلظت از سلنیوم در محیط کشت هیدروپونیک برای گیاه به لیمو قابل تحمل نمی­باشد. در بیشتر گیاهانی که شبیه به لیمو نمی­توانند سلنیوم را در مقادیر بالا انباشته کنند، غلظت­های بالای سلنیوم باعث بروز سمیت و مهار رشد و در عوض غلظت­های پایین این عنصر باعث تحریک رشد و فزایش مقاومت این گیاهان در برابر تنش­های مختلف زیستی و غیرزیستی می­گردد (44).

بررسی گیاهان مختلف ازجمله ذرت و لوبیا (18) و چندین گونه گیاهی دیگر نیز نشان داد که غلظت­های بالای سلنیوم باعث کاهش کلروفیل و کاهش رشد گیاه می­شود که با نتایج این پژوهش هم­خوانی دارد.  Han-Wens و همکاران (2010) نیز در طی یک بررسی بیان داشتند که سلنیوم در غلظت­­های کم، تقسیم سلولی را در سلول­های نوک ریشه بهبود بخشیده و متعاقب آن باعث افزایش رشد و توسعه سیستم ریشه گیاه می­گردند؛ بنابراین همین امر می­تواند موجب جذب بیشتر آب و عناصر غذایی توسط گیاهان تحت تیمار با این عنصر شده و در نهایت با افزایش در میزان آب و عناصر غذایی، وزن خشک برگ را افزایش دهد (15).

مطالعات پیشین نشان داد که غلظت­های کم سلنیوم تاثیر سودمندی بر افزایش وزن زیست توده و محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی داشته و با افزایش در شاخص سطح برگ گیاه، میزان جذب نور و متعاقب آن فتوسنتز و تثبیت کربن، باعث رشد بیشتر گیاه می­گردد. ولی با افزایش غلظت و گذشتن از حد آستانه تحمل گیاه باعث اختلال در رشد گیاه می­گردد (43). سطوح بالای این عنصر با اختلال در متابولیسم گوگرد از طریق جایگزینی در ترکیبات مختلف نظیر اسیدآمینه و پروتئین و کوآنزیم های حاوی گوگرد، باعث تاثیر منفی بر فعالیت­های حیاتی گیاه شده و در نتیجه از رشد گیاه می­کاهد. همچنین کاهش زیست توده گیاه در اثر افزایش سلنیوم می­تواند بر اثر کاهش میزان رنگیزه­های فتوسنتزی و در نتیجه کاهش فتوسنتز باشد (36).

تحقیقات نشان داده که کاربرد سلنیوم موجب افزایش جذب پتاسیم می­شود و این افزایش پتاسیم، باعث باز و بسته شدن روزنه­ها و افزایش فشار تورژسانس و در نتیجه افزایش سطح برگ می­شود (22). سطح برگ از خصوصیات مهم در رشد گیاه می­باشد، به طوری که هر چه سطح برگ افزایش یابد، مقدار فتوسنتز یا همان ماده­سازی افزایش می­یابد. به دنبال ماده­سازی بیشتر، میزان ماده خشک گیاهی نیز افزایش می­یابد. دلیل بالاتر بودن ویژگی­های رویشی در تیمار 5 و 10 میکرومولار سلنیوم، می­تواند بالا بودن سطح برگ و در نتیجه فراهم­آوری بالاتر آسیمیلات­ها برای رشد گیاه می­باشد (37).

همچنین Saffaryazdi  و همکاران (2012) در آزمایش خود گزارش کردند که میزان کلروفیل اسفناج در غلظت­های کم سلنیوم افزایش می­یابد (38). افزایش کلروفیل اسفناج تحت تاثیر سلنیوم ممکن است به دلیل محافظت آنزیم­های کلروپلاست توسط سلنیوم و در نتیجه افزایش بیوسنتز رنگیزه های فتوسنتزی باشد. از طرف دیگر، می توان افزایش محتوای کلروفیل برگ در اثر کاربرد سلنیوم را به دلیل تاثیر این عنصر بر افزایش جذب منیزیم و آهن توسط گیاه دانست (15).

غلظت­های کم سلنیوم با محافظت از آنزیم­های کلروپلاستی و همچنین افزایش کارایی فتوسیستم II باعث افزایش محتوای رنگدانه های فتوسنتزی می­شوند (32). افزایش میزان کلروفیل احتمالا به دلیل دخالت سلنیوم در مسیر بیوسنتز کلروفیل به ویژه در نتیجه برهمکنش سلنیوم با آنزیم­های حاوی گروه سولفیدریل (Sulfhydryl-SH)، 5- آمینولئونیک اسید دهیدراتاز (5-aminolevuinic acid-dehydratase) و دآمیناز پورف بیلیجن (Deaminase porfobilinogen) است (30). کاهش فتوسنتز می­تواند به علت قرار گرفتن سلنیوم به جای منیزیم در ساختار کلروفیل و تأثیر منفی سلنیوم بر آنزیم پورفوبیلینوژن سنتتاز (Porphobilinogen Synthase) باشد (17). همچنین کاهش وزن خشک گیاه با افزایش غلظت سلنیوم می­تواند به دلیل تغییر در نفوذپذیری غشاء نسبت به یون­های سدیم، پتاسیم و کلسیم باشد که باعث اختلال در تنفس و جذب آب می­شود (10).

سلنیوم ممکن است با تأثیر بر فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالاز میزان فنل کل را افزایش دهد (8). افزایش معنی­داری در بیان ژن­های UFGT و F3H که در متابولیسم آنتوسیانین شرکت دارند و در نتیجه باعث افزایش بیوسنتز این متابولیت­ها می شود، در اثر تیمار گیاه کاهو با سلنیوم مشاهده شد (25). همچنین زو و همکاران افزایش بیان ژن­های کنترل کننده بیوسنتز فلاونوئید در اثر کاربرد سلنیوم را گزارش کردند (48). اگرچه باید ذکر شود که مکانیسم تاثیر سلنیوم بر متابولیسم متابولیت­های ثانویه هنوز مشخص نیست. از یک طرف، افزایش میزان برخی ترکیبات فنلی مثل آنتوسیانین در برگ­های تیمار شده با سلنیوم ممکن است نشان دهنده وجود تنش در اثر حضور سلنیوم باشد و افزایش در بیوسنتز این ترکیبات به عنوان پاسخ دفاعی گیاه قلمداد شود. از طرف دیگر برخی مطالعات نشان داده است که کاربرد غلظت­های کم سلنیوم باعث افزایش برخی متابولیت­های ثانویه مثل آنتوسیانین و فلاونوئیدها شده است بدون اینکه هیچ گونه اثر سمیتی در گیاه مشاهده شود.

مالون دی آلدهید به عنوان شاخص تنش اکسیداتیو، بیانگر میزان پراکسیداسیون لیپیدها است که در اثر افزایش تنش اکسیداتیو و تجمع رادیکال­های آزاد، میزان پراکسیداسیون لیپیدها و به دنبال آن، محتوای این شاخص افزایش می­یابد. از سوی دیگر در شرایط تنش، به علت عدم تعادل در تولید انواع اکسیژن فعال و ایجاد تنش اکسیداتیو پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی افزایش می­یابد (40). مطالعات انجام شده توسط Pennanen و همکاران (2002) نشان داد که در غلظت­های کم سلنیوم، میزان مالون دی آلدئید کاهش می یابد که احتمالا به علت افزایش فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدانی و یا افزایش اسید آسکوربیک و گلوتاتیون است (32). همچنین کرامت و همکاران (1392) نشان دادند که کاربرد سلنیوم در شرایط تنش باعث کاهش میزان مالون دی آلدئید در گندم شد (2).

غلظت­های کم سلنیوم، احتمالاً از راه افزایش میزان نشاسته در کلروپلاست­ها، رشد گیاه را افزایش داده و به دلیل خاصیت آنتی اکسیدانی از غشاء سلولی این گیاهان در برابر پراکسیداسیون لیپیدها محافظت می­کند (15). در گیاهان، اکسیژن فعال در فرایندهای متابولیکی شامل فتوسنتز و تنفس تولید می­شود که ممکن است به کلروفیل، پروتئین­ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک آسیب وارد کرده در نتیجه پیری و مرگ سلول گیاهی را سرعت بخشند. اما سلنیوم با نقش آنتی اکسیدانی خود مانع از این مشکلات در گیاه می­شود (5).

در برخی مطالعات دیگر کاربرد غلظت­های کم سلنیوم باعث کاهش میزان مالون دی الدئید که نشان دهنده کاهش تنش اکسیداتیو در سلولهای گیاهی است مشاهده شده است  (13). در واقع مطالعات نشان داده که افزودن سلنیوم در غلظت­های کم چه به فرم محلولپاشی و چه اضافه کردن به محلول غذایی، باعث افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی گیاه شده است (5، 34). افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره­های گیاهی ممکن است به دلایل زیر باشد: افزایش بیوسنتز ترکیبات فنلی و سایر متابولیتهای ثانویه با ویژگی های آنتی اکسیدانی، تاثیر سلنیوم بر متابولیسم ریداکس گلوتاتیون و آنزیم­های درگیر در این متابولیسم و اثر آنتی اکسیدانتی مستقیم سلنیوم و متابولیت­های آلی آن.

همچنین Djanaguiraman و همکاران (2010) نیز تاثیر سلنیوم بر افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی و کاهش میزان گونه های فعال اکسیژن در گیاهان تحت تیمار را گزارش کردند (9). Kong  و همکاران (21) نیز بهبود عملکرد غشاء در سلول های مزوفیل برگ را به واسطه حضور سلنیوم در محیط رشد گیاه گزارش کردند. سلنیوم از طریق افزایش میزان جذب پتاسیم در سلول های گیاهی باعث کاهش در میزان نشت یونی و افزایش پایداری غشاء سلولی و افزایش فعالیت آنتی اکسیدانتی عصاره های گیاهی می گردد. در واقع سلنیوم در غلظت­های زیاد، با غیر فعال کردن آنزیم­ها، کلاته کردن مولکول­های متابولیکی، جانشینی با عناصر ضروری و گسستگی غشا، رشد گیاه را مختل می کند (21). همچنین حبیبی (1394) گزارش نمود که کاربرد برگی سلنیوم در غلظت 10 میلی گرم بر لیتر باعث کاهش تنش اکسیداتیو و افزایش فعالیت آنزیم­های سوپر اکسید دسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز می­شود (1).

مطالعات قبلی نیز نشان داده که سلنیوم بر درصد و ترکیب اسانس تاثیرگذار است. در این خصوص، Lee و همکاران (2001) نشان دادند که حضور سلنیوم در محلول غذایی باعث افزایش 2 تا 3 برابری درصد اسانس گیاه ریحان نسبت به تیمار شاهد شد (24). در مقابل Mezeyova و همکاران (2016) نشان دادند که محلول­پاشی گیاهان با سلنیوم، افزایش معنی­داری در میزان اسانس گیاه نسبت به شاهد نشان نداد (27). Misra و همکاران (2010) گزارش کردند که افزایش درصد اسانس در نتیجه کاربرد سلنیوم می­تواند باعث تسریع در تولید فراورده­های ثانویه مخصوصا اسانس در گیاهان شود. همچنین مطالعات نشان دادند که سلنیوم تاثیر معنی­داری بر احیا و تثبیت دی اکسید کربن، میزان رنگدانه­های فتوسنتزی و در نتیجه تجمع اسانس در شمعدانی دارد (28).

همچنین Swamy و همکاران (2015) گزارش کردند که درصد اجزای اسانس به عوامل متنوعی مثل اقلیم، ویژگی­های جغرافیایی، تغذیه، تاریخ نمونه برداری و ... بستگی دارد (46).  El-Goharyو همکاران (2019) گزارش کردند که محلولپاشی سلنیوم باعث افزایش درصد کارواکرول (carvacrol)، گاما- ترپین (γ-Terpinene) و لیمونن (Limonene) در amboinicus (Lour) Plectranthus شد (12).

نتیجه گیری

به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که سلنیوم گرچه برای گیاهان ضروری نمی باشد اما می­تواند در غلظت­های کم و خصوصا در غلظت 5 میکرومولار به صورت اضافه کردن به محلول غذایی و 10 میکرومولار به صورت محلولپاشی برگی باعث بهبود شاخص­های مورفولوژی و فیزیولوژیکی نظیر وزن خشک برگ، سطح برگ و میزان کلروفیل در گیاه به لیمو شود. افزودن سلنیوم چه به فرم محلول­پاشی برگی و چه به فرم کاربرد در محلول غذایی، یه طور معنی­داری بر غلظت سلنیوم در برگ­ها اثر گذاشت. همچنین این عنصر باعث افزایش چشمگیری در میزان اسانس برگ­های به لیمو گردید. تیمار سلنیوم همچنین بر درصد اجزای اسانس برگ­های به لیمو تاثیر گذاشت. بنابراین، افزودن 5 میکرومولار سلنیوم به محلول غذایی و 10 میکرومولار سلنیوم به صورت محلولپاشی برگی به عنوان غلظت بهینه پیشنهاد می­شود. در این غلظت­ها ترکیب بهینه انباشت سلنیوم و اجزای فعال بیولوژیکی (میزان اسانس، فعالیت آنتی اکسیدانی) در برگ به لیمو مشاهده شد. به طور کلی، نوع کاربرد سلنیوم (محلول غذایی یا محلول­پاشی برگی) تاثیر معنی­داری بر وزن خشک برگ، میزان فلاونوئید برگ، میزان مالون دی آلدئید و درصد اسانس گیاه به لیمو نداشت. اما بر سایر پارامترها تاثیر معنی­دار نشان داد. در واقع نتایج این تحقیق نشان داد که سلنیوم می­تواند جهت افزایش کمی و کیفی برگ به لیمو استفاده شود.

سپاسگزاری

بدینوسیله از آزمایشگاه مرکزی دانشگاه لرستان به علت کمک در انجام آنالیزهای تحقیق حاضر تشکر و قدردانی می­شود.  

  • 1- کرامت، ب.، دریایی، ف.، و آروین، م.ج. 1393. بررسی اثرات متقابل سلنیوم و کادمیوم بر محتوای آلدئیدها، پراکسیدهیدروژن و فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهچه گندم رقم کویر. مجله پژوهش­های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 27 (3): 500-490.

    2-حبیبی، ق. 1394. تأثیر کاربرد برگی سلنیم بر رشد، فعالیت سیستم آنتی اکسیداتیو و غلظت سلنیم دانه در دو رقم از گندم بهاره. مجله پژوهش­های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 28 (1): 102-91.

     

    • Adams, R.P. 2001. Identification of Essential Oil Components by Gas Chromatography/Mass Spectrometry. Allured Publishing Crop, USA, 456p.
    • Aspila, P. 2005. History of selenium supplemented fertilization in Finland. Proceedings, Twenty Years of Selenium Fertilization; 8–9. Helsinki, Finland. 8–13.
    • Bachiega, P., Salgado, J.M., de Carvalho, J.E., Ruiz, A.L.T., Schwarz, K., Tezotto, T. and Morzelle, M.C. 2016. Antioxidant and antiproliferative activities in different maturation stages of broccoli (Brassica oleracea Italica) biofortified with selenium. Food Chem. 190: 771–776.
    • Boominathan, R. and Doran, P.M. 2002. Ni induced oxidative stress in roots of the Ni hyperaccumlator, Alyssum bertoloni. New Phytologist. 156: 202-205.
    • Chupakhina, G.N., Shansky, M., Parol, A., Feduraev, P.V., Skrypnik, L.N. and Maslennikov, P.V. 2018. Comparative characteristics of antioxidant capacity of some forage plants of the Baltic Sea Region (a case study of the Kaliningrad Region and Estonia). Agron. Res. 16: 1976–1985.
    • D’Abrosca, B., Pacifico, S., Cefarelli, G. and Fiorentino, A. 2007. Limoncella apple, an Italian apple cultivar: phenolic and flavonoid contents and antioxidant Food Chem. 104: 1333-1337.
    • Djanaguiraman, M., Prasad, P.V.V. and Seppanen, M. 2010. Selenium protects sorghum leaves from oxidative damage under high temperature stress by enhancing antioxidant defense system. Plant Physiol. Biochem. 48: 999–1007.
    • Dziubinskaa, H., Filekb, M., Krol, E. and Trebacz, K. 2010. Cadmium and selenium modulate slow vacuolar channels in rape (Brassica napus) vacuoles. J. Plant Physiol. 167: 1566–1570.
    • Ebadi, M. T., Azizi, M., Sefidkon, F. and Ahmadi, N. 2015. Influence of different drying methods on drying period, essential oil content and composition of Lippia citriodora Kunth. J Appl Res Med Aroma. 2:182-187.
    • El-Goharya, A.E., Amera, H.M., Salemb, S.H. and Husseina, M.S. 2019. Foliar application of selenium and humic acid changes yield, essential oil, and chemical composition of Plectranthus amboinicus (Lour.) plant and its antimicrobial effects. Egypt Pharma J. 18:356–367.
    • Feng, R.W. and Wei, C.Y. 2012. Antioxidative mechanisms on selenium accumulation in Pteris vittata L., a potential selenium phytoremediation plant. Plant Soil Environ. 58: 105–110.
    • Habibi, G. 2013. Effect of drought stress and selenium spraying on photosynthesis and antioxidant activity of spring barley. Acta Agric. Slov. 101: 31–39.
    • Han-Wens, S., Jing, H., Shu-Xuan, L. and Wei-Jun, K. 2010. Protective role of selenium on garlic growth under cadmium stress. Commun Soil Sci Plan. 41: 11951204.
    • Hernandez-Hernandez, H., Quiterio-Gutiérrez, T., Ortega-Ortiz, H. and Hernández-Fuentes, A.D. 2019. Impact of Selenium and Copper Nanoparticles on Antioxidant System, and Fruit Quality of Tomato Plants. 8: 355.
    • Hawrylak, B., Matraszek, R. and Szynanska, M. 2007. Response of lettuce to selenium in nutrient solution contaminated with nickel. Vegetable Crops Research Bulletin, 67: 63-70.
    • Jahid, A.M., Kumar, S., Thakur, P., Sharma, S., Kau Raman Preet, N., Kaur, D.P., Bhandhari, K., Kaushal, N., Singh, K., Srivastav, A. and Nayyar, H. 2010. Promotion of growth in mungbean (Phaseolus aureus Roxb.) by selenium is associated with stimulation of carbohydrate metabolism. Biol. Trace Elem. Res. 143: 530-539.
    • Khalid, K.H., Amer, H.M., Wahba, H.E., Hendaw, S.F and El-Razik, T.M.A. 2017. Selenium to improve growth characters, photosynthetic and essential oil composition of chives varieties. Asian. J. Crop. Sci. 9: 92-99.
    • Kieliszek, M. and Blazejak, S. 2013. Selenium: Significance, and outlook for supplementation. Nutrition, 29: 713–718.
    • Kong, L.G., Wang, M. and Bi, D.L. 2005. Selenium modulates the activities of antioxidant enzymes, osmotic homeostasis and promotes the growth of sorrel seedlings under salt stress. Plant Growth Regul. 45: 155–163.
    • Kopsell, D.A., Randle, W.M. and Mills, H.A. 2000. Quantitative, chemically specific imaging of selenium nutrient accumulation in leaf tissue of rapid-cycling Brassica oleracea responds to increasing sodium selenite concentrations. J. Plant Nutr. 23:927-935.
    • Kurkova, T., Skrypnik, L. and Zalieckiene, E. 2008. Features of plant material pre-treatment for the selenium determination by atomic absorption and fluorometric methods. Chemija. 19: 40–43.
    • Lee, M.J., Lee, G.P. and Park, K.W. 2001. Status of selenium contents and effect of selenium treatment on essential oil contents in several Korean herbs. Hortic. Sci. Technol. 19: 384–388.
    • Liu, D., Li, H., Wang, Y., Ying, Z., Bian, Z., Zhu,W., Liu,W., Yang, L. and Jiang, D. 2017. How Exogenous Selenium Affects Anthocyanin Accumulation and Biosynthesis-Related Gene Expression in Purple Lettuce. Pol. J. Environ. Stud. 26: 717–722.
    • Mazzafera, p. 1998. Growth and biochemical alternations in coffee due to selenium toxicity. Plants Soil. 201: 189-196.
    • Mezeyova, I., Hegedusova, A., Andrejiova, A. and Hegedus, O. 2016. Content of essential oils in Ocimum basilicum after foliar treatment with selenium. J. Int. Sci. Publ. 4: 19–27.
    • Misra, A., Srivastava, A.K., Srivastava, N.K. and Khan, A. 2010. Se-acquisition and reactive oxygene species role in growth, photosyntesis, photostnthetis pigments and biochemical changes in essential oil monoterpene of geranium. Int. J. Applied Bio. Pharmaceut. Technol. 1: 473-485.
    • Mroczek-Zdyrska, M. and Wojcik, M. 2012. The influence of selenium on root growth and oxidative stress induced by lead in Vicia faba L. minor plants. Ability against aluminium-induced oxidative stress in ryegrass roots. Ann. Appl. Biol. 156: 297-307.
    • Nowaka, J., Kaklewskia, K. and Ligocki, M. 2004. Influence of selenium on oxidoreductive enzymes activity in soil and in plants. Soil Biol. Bio. 36: 1553–1558.
    • Paciolla, C., De Leonardis, S. and Dipierro, S. 2011. Effects of selenite and selenate on the antioxidant systems in Senecio scandens L. Plant Biosyst. 145: 253-259.
    • Pennanen, A., Xue, T. and Hartikainen, H. 2002. Protective role of selenium in plant subjected to severe UV irridiation stress. J Appl Bot Food Qual. 76:66-76.
    • Pourmorad, F., Hosseinimehr, S.J. and Shahabimajd, N. 2006. Antioxidant activity, phenol and flavonoid contents of some selected medicinal plants. Afr. J. Biotechnol. 5:1142-1145.
    • Puccinelli, M., Malorgio, F., Rosellini, I. and Pezzarossa, B. 2017. Uptake and partitioning of selenium in basil (Ocimum basilicum L.) plants grown in hydroponics. Sci. Hortic. 225: 271–276.
    • Rady, M.M., Kuşvuran, A., Alzahrani, Y. and Kuşvuran, S. 2019. Pretreatment with proline or an organic bio-stimulant induces salt tolerance in wheat plants by improving antioxidant redox state and enzymatic activities and reducing the oxidative stress. J. Plant Growth Regul. 38: 449–462.
    • Rios, J.J., Blasco, B., Cervilla, L.M., Rosales, M.A., Sanchez-Rodriguez, E., Romero, L. and Ruiz J.M. 2009. Production and detoxification of H2O2 in lettuce plants exposed to selenium. Ann. Appl. Biol. 154: 107–116.
    • Rubio, J. S., Garcia-Sanchez, F., Rubio, F. and Martinez, V. 2009. Yield, blossom-end rot incidence, and fruit quality in pepper plants under moderate salinity are affected by K+ and Ca2+ fertilization, Int. J. Hortic. Sci. 119:79-87.
    • Safaryazdi, A., Lahoti M. and ganjali, A. 2012. Effect of different concentrations of selenium on plant physiological characteristics of spinach Spinacia oleraceae.
      J. Hortic. Sci. 26: 292-300.
    • Sabatino, L., Ntatsi, G., Iapichino, G., D’Anna, F., De Pasquale, C. E. 2019. Effect of selenium enrichment and type of application on yield, functional quality and mineral composition of curly endive grown in a hydroponic Agronomy. 9: 207.
    • Schiavon, M., Acqua, S.D., Mietto, A., Pilon-Smits, E.A.H., Sambo, P., Masi, A. and Malagoli, M. 2013. Selenium fertilization alters the chemical composition and antioxidant constituents of tomato (Solanum lycopersicon L.). J. Agric. Food Chem. 61: 10542−10554.
    • Schwarz, K., Foltz, C. M. 1957. Selenium as an integral part of Factor 3 against dietary degeneration. J. Am. Chem. Soc. 79: 3292–3293.
    • Shahhoseini, R., Saeidi, K., Babaahmadi, H. and Ebadi, M. T. 2018. Effect of fertilizers and superabsorbent hydrogel on the yield, essential oil content and composition of Lemon verbena (Lippia citriodora Kunth.) cultivated in Iran. J. Essent. Oil-Bear. Plants. 21: 230-236.
    • Shekari, L., Kamelmanesh, M.M., Hasanuzzaman, and Sadeghi, F. 2017. Role of selenium in mitigation of cadmium toxicity in pepper grown in hydroponic. J. Plant Nutr. 40: 761–772.
    • L., Novikova, A. and Tokupova, E. 2019. Improvement of Phenolic Compounds, Essential Oil Content and Antioxidant Properties of Sweet Basil (Ocimum basilicum L.) Depending on Type and Concentration of Selenium Application. Plants. 8: 458.
    • Suhanya, P., Juzaili, B., Azizi, R., Ismail, S., Sasidharan, S. and Mahsufi, M. 2009. Evaluation of Antioxidant and Antibacterial Activities of Aqueous, Methanolic and Alkaloid Extracts from Mitragyna Speciosa (Rubiaceae Family) Leaves, Molecules. 14: 3964-3974.
    • Swamy, M.K. and Sinniah, U.R. 2015. A comprehensive review on the phytochemical constituents and pharmacological activities of Pogostemon cablin Benth. An aromatic medicinal plant of industrial importance. Mol. 20: 8521–8547.
    • Tabart, J., Kevers, C., Defraigne, J.O. and Dommesa, J. 2009. Comparative antioxidant capacities of phenolic compounds measured by various tests. Food Chem. 113: 1226 – 33.
    • Xu, J., Yang, F., Chen, L., Hu, Y and Hu, Q. 2003. Effect of selenium on increasing the antioxidant activity of tea leaves harvested during the early spring tea producing season. J Agric Food Chem. 51:1081–1084.
Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 35, Issue 3
October 2022
Pages 496-510
  • Receive Date: 31 August 2020
  • Revise Date: 13 February 2021
  • Accept Date: 07 March 2021