اثر سیلیسیم‌ بر اجزای عملکرد، برخی ویژگی‌های مورفوفیزیولوژیکی و فیتوشیمیایی زوفا (Hyssopus officinalis) تحت رژیم‌های آبیاری

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی‌ گیاهان دارویی و معطر، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 گروه علوم باغبانی دانشکده تولید گیاهی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی-تولیدگیاهان دارویی و معطر، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان

10.22092/ijrfpbgr.2023.357948.1421

چکیده

خلاصه
سابقه و هدف: کمبود آب از مهمترین عوامل محیطی کاهش رشد و عملکرد بسیاری از محصولات کشاورزی در ایران و دنیاست. سیلیسیم، به‌عنوان دومین عنصر فراوان در پوسته زمین، نقش مهمی را در ایجاد مقاومت به تنش‌های زنده و غیر‌زنده در گیاهان ایفا می‌کند. باتوجه به مشکلات کم‌آبی روزافزون در ایران و نیاز به شناخت گیاهان متحمل به خشکی و تیمارهای کمک به افزایش این تحمل، این تحقیق با هدف بررسی اثر سیلیسیم‌ بر عملکرد و برخی ویژگی‌های مورفولوژیک و فیتوشیمیایی زوفا (Hyssopus officinalis) تحت رژیم‌های آبیاری به‌صورت آزمایش گلدانی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، به اجرا درآمد.
مواد و روش‌ها: آزﻣﺎﯾﺶ ﮔﻠﺪاﻧﯽ به‌صورت فاکتوریل در ﻗﺎﻟﺐ ﻃﺮح بلوک‌های کامل ﺗﺼﺎدﻓﯽ، در سه تکرار (هر تکرار شامل دو گلدان بود) انجام شد که ﺳﻄﻮح ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﻨﺶ ﺧﺸﮑﯽ شامل چهار سطح 100 درصد ظرفیت زراعی، ۷۵ درصد ظرفیت زراعی، 50 درصد ظرفیت زراعی و  25 درﺻﺪ ﻇﺮﻓﯿﺖ زراﻋﯽ در طی سه ماهه، در ﭼﻬﺎر ﺳﻄﺢ ﻣﺨﺘﻠﻒ سیلیسیم، صفر (شاهد)، 75/0،  5/1 و 25/2 ﻣﯿﻠﯽگرم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ ﺑﻪ‌صورت محلول‌پاشی برگی در چهار نوبت، هر سه هفته یک‌بار، صورت پذیرفت. در زمان گلدهی کامل، اجزای عمکرد، صفات مورفولوژیک و فیتوشیمیایی شامل طول ریشه و طول ساقه، وزن تر و خشک ریشه و وزن خشک زی‌توده، سطح برگ، فنل‌کل، فلاونوئیدکل، فعالیت آنتی‌اکسیدانی، درصد اسانس ﻣﻮرد‌ارزﯾﺎﺑﯽ ﻗﺮار ﮔﺮفتند.
یافته‌ها: نتایج تجزیه و تحلیل‌های آماری نشان داد که رژیم‌های مختلف آبیاری دارای اثر معنی­داری روی همه­ی صفات اندازه­گیری‌شده به‌جز وزن­تر اندام­هوایی و طول ­میان­گره بود به‌طوری‌که تنش خشکی باعث کاهش وزن تر و خشک ریشه، کاهش سطح برگ و نیز کاهش تعداد شاخه فرعی گردید و با افزایش سطح خشکی میزان فنل‌کل و نیز درصد اسانس افزایش یافت. همچنین با بررسی اثر سیلیسیم در شرایط رژیم‌های مختلف آبیاری اثر معنی‌داری روی افزایش کلیه صفات اندازه­گیری‌شده مشاهده شد. به‌طوری‌که با کاربرد سیلیسیم، وزن تر و خشک ریشه، طول ریشه و طول ساقه و تعداد میانگره‌ها، ، فنل‌کل، فلاونوئیدکل، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و درصد اسانس، تحت‌تاثیر تنش خشکی، افزایش یافت.
نتیجهگیری: افزایش غلظت سیلیسیم در محلول­پاشی سبب افزایش اجزای عملکرد گیاه زوفا در شرایط تنش کم‌آبی گردید. همزمان این تیمار توانست سبب افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه گیاه شامل مجموع ترکیبات فنلی، فلاونوئیدی، درصد اسانس و درنتیجه افزایش درصد مهار رادیکال‌های آزاد گردد. این نتایج بیانگر خاصیت بهبود دهندگی سیلیسیم روی عملکرد گیاه دارویی زوفا در شرایط تنش خشکی می‌باشد. باتوجه به غلظت‌های مورد استفاده سیلیسیم، مشاهده شد مؤثرترین غلظت سیلیسیم 5/1 میلی‌گرم برلیتر بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


AghaAlikhani, M., Iranpour, A. and Naghdi Badi., H., 2013. Changes in agronomical and phytochemical yield of purple coneflower (Echinacea purpurea (L.) Moench) under urea and three biofertilizers application. J. Med. Plants, 12 (46): 121-136
Abadi, A. A. A., Khorasaninejad, S. and Hemmati, K., 2017. The effect of limited irrigation stress and humic acid on the some morphological and root phytochemical characteristics of purple coneflower. Journal of Crops Improvement, 19(1): 1-14.
Arazmjo, A., Heidari, M. and Ghanbari, A., 2010. The effect of water stress and three sources of fertilizers on flower yield, physiological parameters and nutrient uptake in Chamomile (Matricaria Chamomilla L.). Iranian journal of medicinal and aroatic plants, 25- 4 (46): 482-494.
Amiri, R., Nikbakht, A. and Etemadi, N., 2015. Alleviation of drought stress on rose geranium (Pelargonium graveolens (L.) Herit.) in terms of antioxidant activity and secondary metabolites by mycorrhizal inoculation. Scientia Horticultra, 197: 373–380 (2015).
Bahernik, Z., Mirza, M., Abbaszadeh, B. and Naderi haji bagherkandi, M., 2007. the effect of metabolism in response to water stress in parthenium argentatum gray. iranian journal of medicinal and aromatic plants, 23-3 (37): 315-322.
Beheshti, F. and Khorasaninejad, S., 2023. Effect of silicon on some growth, physiological and phytochemical properties of Cannabis sativa L. in soil and soilless culture. Eco-phytochemical Journal of Medicinal Plants, 10(4): 46-62.
Beheshti, F., Khorasaninejad, S. and Hemmati, K., 2023. Effect of salinity stress on morphological, physiological, and biochemical traits of male and female plants of cannabis (Cannabis sativa L.). Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 30(2): 242-262.
Chang, W.C., Kim, S.C., Hwang, S.S., Choi, B.K. and Kim, S.K., 2002. Antioxidant activity and free radical scavenging capacity between Korean medicinal plants and flavonoids by assay-guided comparison. Plant Science, 163: 1161-1168.
Christie, P.J., Alfenito, M.R. and Walbot, V., 1994. Impact of low-temperature stress on general phenylpropanoid and anthocyanin pathways: Enhancement of transcript abundance and anthocyanin pigmentation in maize seedlings. Planta, 194: 541-549.
Coskun, D., 2019.The controversies of silicon’s role in plant biology. N. Phytol., 221: 67–85.
Deikman, J. and P.E. Hammer. 1995. Induction of anthocyanin accumulation by cytokinin in Arabidopsis thaliana. J. Plant Physiol., 108(1): 47-57.
Demirel, U., Morris, W.L., Ducreux, L.J.M., Yavuz, C., Asim, A., Tindas, I., Campbell, R., Morris, J.A., Verrall, S.R. and Hedley, P., 2020. Physiological, biochemical, and transcriptional responses to single and combined abiotic stress in stress-tolerant and stress-sensitive potato genotypes. Front. Plant Sci., 11: 169.
Deren, C.W., Datnoff, L.E. Snyder, G.H. and Martin, F.G., 1994. Silicon concentration, disease response, and yield components of rice genotypes grown on flooded organic histosols. Crop Sci., 34: 733-737.
De Souza Junior, J. P., 2021. Effect of different foliar silicon sources on cotton plants. J. Soil Sci. Plant Nut., 21: 95–103.
Epstein, E., 1994. The anomaly of silicon in plant biology. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
Gorgini Shabankareh, H., Asgharipour, M.R. and Fakheri, B.A., 2015. The effect of bio-fertilizers on some growth parameters and essential oil of Moldavian dragonhead under drought condition. Journal of Plant Ecophysiology, 7(23): 185-194. (In Persian)
Gorgini Shabankareh, H., Khorasaninejad, S., Sadeghi, M. and Tabasi, A.R., 2018. The effects of irrigation periods and humic acid on morpho- physiological and biochemical traits of Thyme (Thymus vulgaris). Journal of Plant Ecophysiological Research, 13(51), 67-82. (In Persian)
Gorgini Shabankareh, H., Khorasaninejad, S., Soltanloo, H. Shariati, V., 2021a. The effect of foliar application of abscisic acid on increasing drought stress tolerance in Lavandula angustifolia cv. Munstead Organic. Iranian Journal of Rangelands & Forests Plant Breeding & Genetic Research, 28(2): 298-311. (In Persian)
Gorgini Shabankareh, H., Khorasaninejad, S., Soltanloo, H. and Shariati, V., 2021b. Investigation of the effects of drought stress and abscisic acid foliar application on yield, physiological and biochemical properties of lavender (Lavandula angustifolia cv. Organic Munstead). Journal of Crop Production, 14(2), 65-82. (In Persian)
Hasani, A., 2006. effect of water deficit stress on growth, yield and essential oil content of Dracocephalum moldavica. iranian journal of medicinal and aromatic plants, 22-3 (33): 256-261. (In Persian)
Heim, D., Nicholson, R.L., Pascholati, S.F., Hagerman, A.E. and Billet, W., 1983. Etiolated maize mesocotyls: A tool for investigating disease interactions. Phytopathol., 73: 424-428.
Hewitt, E.J., 1966. Sand and water culture methods used in the study of plant nutrition. Farnham Royal, Commonwealth Agric. Bureaux, England, 547 p.
 
Hipskind, J., Woodand, K. and Nicholson, R.L., 1996. Localized stimulation of anthocyanin accumulation and delineation of pathogen ingress in maize genetically resistant to Bipolaris maydis Race O. Physiol. Mol. Plant Pathol., 49: 247-256.
Horigushi, T., 1988. Mechanism of manganese toxicity and tolerance of plants. I. Effects of silicon on alleviation of manganese toxicity of rice plants. Soil Sci. Plant Nutr., 34: 65-73.
Hussain, S., 2021. Foliar application of silicon improves stem strength under low light stress by regulating lignin biosynthesis genes in soybean (Glycine max (L.) Merr.). J. Hazard. Mater. 401: 123256.
Kidd, P.S., Llugany, M., Poschenrieder, C., Gunse, B. and Barcelo, J., 2001. The role of root exudates in aluminium resistance and silicon-induced amelioration of aluminium toxicity in three varieties of maize (Zea mays L.). J. Exp. Bot., 52: 1339-1352.
Krauss, P., Markstadter, C. and Riederer, M., 1997. Attenuation of UV radiation by plant cuticles from woody species. Plant Cell Environ., 20: 1079-1085.
Krizek, D.T., Britz, S.J. and Mirecki, R.M., 1998. Inhibitory effects of ambient levels of solar UV-A and UV-B radiation on growth of cv. new red fire lettuce. Physiol. Plant., 103: 1-7.
McDonald, S., Prenzler, P.D., Autolovich, M. and Robards, K., 2001. Phenolic content and antioxidant activity of olive extracts. Food Chemistry, 73:73-84.
Miliauskas, G., Venskutonis, P.R. and Van Beek, T.A., 2004. Screening of radical scavenging activity of some medicinal and aromatic plant extracts. Food chemistry, 85(2): 231-237.
Mozaffari, S., and Gorgini Shabankareh, H., 2016. Effects of Irrigation content based on field capacity percent and Hiumic acid on morphophysiological traits on medicinal plant (Portulaca oleracea L.). Journal of Crop Production, 9(3): 153-175. (In Persian)
Mozaffari, S., Khorasaninejad, S. and Gorgini shabankareh, H., 2017. The effects of irrigation regimes and humic acid on some of physiological and biochemical traits of Common Purslane in greenhouse. Journal of Crops Improvement (Journal of Agriculture), 19 (2):401-416. (In Persian)
Najjarfirozjaee, M., Hemmati, K., Khorasaninejhad, S., Daraei, G. A. and Bagherifard, A., 2014. Effect of altitude on morphological and biochemical characteristics of nettle (Urtica dioica L.) plant in mazandaran and golestan provinces. Journal of Plant Environmental Physiology, 9 (3): 1-11.
Omidbeigi, R., 2009. Production and processing of medicinal plants. Astane Ghodse Razavi Publications. Vol 2, 5th edn. Mashhad, Iran. (In Farsi)
Rahman, K., Rahman, M., Ahmed, N., Alam, M., Rahman, A., Islam, M. and Hasanuzzaman, M., 2021. Morphophysiological changes and reactive oxygen species metabolism in Corchorus olitorius L. under different abiotic stresses. Open Agric., 6: 549–562.
Rashidi, M., 2010. The effect of environmental stresses on the secondery metabolites of medicinal plants.
Safikhani, F., Heydari sharifabad, H., Siadat, S., Sharifi ashourabadi, E., Seyednezhad, S. and Abbaszadeh, B., 2007. the effect of drought stress on percentage and yield of essential oil and physiological characteristics of deracocephalum moldavica L. iranian journal of medicinal and aromatic plants, 23-1 (35): 86-99.
Sayyadi, A., Ahmadi, J., Asgari, B. and Hosseini, S., 2015. Effects of drought and salinity stresses on phenolic compounds of thymus vulgaris L. eco-phytochemical journal of medical plants, 2-4 (8): 50-61.
Shariat, A., Karimzadeh, G., Assareh, M. and Hadian, J., 2018. Variations of physiological indices and metabolite profiling in Satureja khuzistanica in response to drought stress. iranian journal of rangelands and forests plant breeding and genetic research, 25-2 (50): 232-246.
Zare, F., khorasaninejad, S. and hemmati, K., 2018. The effect of silicon on some morpho-physiological and phytochemical traits of Purple Coneflower (Echinacea purpurea L.) under salinity stress. Iranian Journal of Plant Biology, 10(3): 55-68. doi: 10.22108/ijpb.2018.105683.1044
Zehtab Salmasi, S., Javanshir, A., Aliari, H., Ghasemi golezani, K. and Omid beygi, R., 2003. the ecophysiological effects of irrigation and sowing date on growth, yield and yield components of anise (Pimpinella anisum L.). journal of agricultural science (University of Tabriz), 13(4): 37-49.