ارزیابی فعالیت آنتی‌اکسیدانی و خصوصیات بیوشیمیایی گیاه دارویی شنبلیله (Trigonella foenum- graecum L.) در واکنش به سولفات آهن و بیوپتاس تحت تنش خشکی

فیزیولوژی محیطی گیاهی

مقاله 4، دوره 15، شماره 57، فروردین 1399، صفحه 39-52   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

محمد حسین امینی فرد^{* 1}؛ حمیرا قادری زه²؛ حسن بیات¹؛ علیرضا صمدزاده³

¹گروه آموزشی علوم باغبانی و مرکز پژوهشی گیاهان ویژه منطقه دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

²گروه علوم باغبانی، گرایش فیزیولوژی گیاهان دارویی، ادویه‏ای و عطری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

³گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

به‌منظور ارزیابی فعالیت آنتی‌اکسیدانی و خصوصیات بیوشیمیایی شنبلیله در واکنش به سولفات آهن و بیوپتاس تحت شرایط تنش خشکی، آزمایشی، به صورت صورت کرت­های خرد شده در قالب فاکتوریل بر پایه بلوک­های کامل تصادفی انجام شد. تیمارها شامل: تنش خشکی (شامل آبیاری نرمال به عنوان عدم تنش و قطع آبیاری در اوایل ­گلدهی و میوه‌دهی به‌مدت 14 روز به­عنوان تنش خشکی) به‌عنوان عامل اصلی و تیمار‌های کودی بیوپتاس (0 و 5 کیلوگرم در هکتار) و سولفات آهن (0 و 5/1 در هزار) به عنوان عوامل فرعی در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که تنش خشکی، بیوپتاس و سولفات آهن و برهمکنش آنها بر میزان صفات آنتوسیانین، ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی معنی‌دار گردید، بطوریکه بالاترین میزان آنتوسیانین شنبلیله از تیمار‌های 5 کیلوگرم بیوپتاس و 5/1 در هزار سولفات آهن در شرایط تنش خشکی و کمترین میزان آنها در شاهد و تحت شرایط تنش بدست آمد. همچنین در شرایط تنش خشکی، ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی شنبلیله افزایش یافت، بطوری‌که بیشترین میزان ترکیبات فلاونوییدی شنبلیله در شرایط تنش خشکی و از تیمار‌های 5 کیلوگرم بیوپتاس و 5/1 در هزار سولفات آهن حاصل گردید. اثر متقابل تنش خشکی و سولفات آهن هم بر فعالیت آنتی‌اکسیدانی گیاه معنی‌دار شد، بطوری‌که بیشترین میزان فعالیت آنتی‌اکسیدانی با میزان 8/62 درصد در شرایط تنش خشکی و تیمار سولفات آهن 5/1درهزار مشاهده گردید. همچنین بیشترین مقدار قندهای محلول شنبلیله در تنش خشکی و در تیمار 5 کیلوگرم بیوپتاس و کمترین مقدار این صفت در شرایط عدم تنش بدست آمد. نتایج نیز نشان داد که بیشترین میزان کلروفیل کل شنبلیله در شرایط عدم تنش خشکی و درتیمارهای کودی 5 کیلوگرم بیوپتاس و سولفات آهن 5/1 درهزار بدست آمد. بر اساس نتایج این آزمایش، استفاده از تنش خشکی، نقش موثری در افزایش محتوی فنلی، فلاونییدها، آنتوسیانین و قند‌های محلول شنبلیله داشت و همچنین کاربرد کود زیستی بیوپتاس و سولفات آهن، صفات بیوشیمیایی شنبلیله را بهبود بخشید.

کلیدواژه‌ها

متابولیت‌های ثانویه؛ کربوهیدرات؛ شنبلیله؛ شاخص‌های بیوشیمایی

مراجع

Abbaszadeh, B., Sharifi-ashurabadi, E., Lebaschy, M.H., Naderi-hajibaqerkandi, M., and Moghaddami, F. (2008). Effect of drought stress on prolin, soluble sugar, chlorophyll and relative water content (RWC) of lemon balm (Melissa officinalis L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 23 (4):504-513. (In Persian).

Ahanger, M., Tyagi, S., Wani, M. and Ahmad, P.(2013). Drought tolerance: role of organic osmolytes, growth regulators, and mineral nutrients. Physiological Mechanisms and Adaptation Strategies in Plants Under Changing Environment, eds Ahmad P., Wani M. R., editors. (New York, NY: Springer, Sci. 1: 25-55

Alizadeh, A. (2002). Relationship between water and water. Imam Reza University Press. Mashhad.Iran, 450 P.

Altuntas, E., Engin, O., Zgo, Z.E., and Taser, F. (2005). Some physical properties  of fenugreek (Trigonella foenum-graceum L.) seeds. Journal Food Engineering, 71: 37-43.

Apel, K. and Hirt, H. (2004). Reactive oxygen species: Metabolism, oxidative stress, and signal transduction, Journal Plant Biology. 55:373-399

Arun, K.S. (2002). A Handbook of Organic Farming Pub, Agrobios, India.

Asadi Kavan, Z.h., Ghorbanli, M. and Sateei, A. (2010). The effect of drought stress and exogenous ascorbate on photosynthetic pigments, flavonoids, phenol compounds and lipid peroxidation in Pimpinella anisum L. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants,  25 (4): 456-69. (In Persian)

Bideshki, A., Arvin, M.J. and Maghsoudi, K.(2012). Effect of indole-3 butyric acid (IBA) foliar application on growth, bulb yield and allicin of garlic (Allium sativum L.) under water deficit stress in field. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 28(3): 567-577. (In Persian).

Carrubba, A., LaTorre, R. and Matranga, A. (2002). Cultivation trials of some aromatic and medicinal plants in a semi-arid Mediterranean environment. Proceedings of an International Conference on MAP, Acta Horticulture (ISHS), 978 (1): 4200-6315.

Chegini, A., Ghorbanpour, M., Hatami, M. and Taqizadeh, M.(2017). Effect of Multi-Walled Carbon Nanotubes on Physiological Traits, Phenolic Contents and Antioxidant Capacity of Salvia mirzayanii Rech. f. & Esfand. under Drought Stress. Journal of Medicinal Plant, 16(2),62. (In Persian).

Estrada, B., Pomar, F.J., Merino, F. and Bernal, M.A. (1999). Pungency level in fruits of the Padron pepper with different water supply. Journal of Horticultural Science, 81(4): 385-396.

Ghorbanali, M. and Niakan, M. (2005). Evaluation of drought stress effect on soluble sugars content, protein, prolin and phenolic compounds and nitrate reeducates activity in soybean cultivar Gorgan 3, Iran. Journal of Science Education, 1(2): 537-550

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 – 56.

Han, H.S., Supanjani, D. and Lee, K.D. (2006). Effect of coin coculation with phosphate and potassium solubilizing bacteria on mineral uptake and growth of pepper and cucumber. Journal Psychology of Sport and Exercise, 52: 130-136.

Jafarzadeh, L., Omidi, H. and Bostany, A. (2014) The Effect of drought stress and nitrogen fertilizer on some biochemical properties of calendula (Calendula officinalis L.) plant. Journal of Plant Research, 27(1).

Jahanshahi, Sh., Baghreizadeh, M. and Abotalebi, A. (2013) Effect of vermi compost, azotobacter and barvar II on some quantitative and qualitative traits of coriander (Coriandrum sativum L.) medicinal plant. Journal of crop Production Research, 4(4): 391-400.

Jiang, Y. and Huang, B. (2001). Drought and heat injury to two cool-season turf grasses in relation to antioxidant metabolism and lipid peroxidation. Crop Science, 41: 436-442.

Jones, M.M., Osmond, C.B. and Turner, N.C. (1980). Accumulation of solutes in leaves of sorghum and sunflower in response to water stress. Australian Journal of Plant Physiology, 7: 193-205.

Kalinova, J. and Vrchotova, N. (2011). The influence of organic and conventional crop management, variety and year on the yield and flavonoid level in common buckwheat groats. Food chemistry, 127: 602 - 8.

Kamrova, S.,  Babayan Jolodar, N. and Bagheri, N. (2017). Effect of drought stress on chlorophyll and proline traits in different soybean genotypes. Journal of Agronomy correction research, 9 (23).

Kapoor, R., Giri, B. and Mukerji, K.G. (2004). Improved growth and essential oil yield and quality in (foeniculum vulgare Mill.) on mycorrhizal inoculation supplemented with P fertilizer. Journal of Biotechnology, 93: 307-311.

Kazemalilou, S. and Rasouli-Sedghiani, M.H. (2012). Effect of soil cadmium pollution on some physiological parameters of Hyoscyamus plant (Hyoscyamus niger L.) in presence/absence of growth-promoting microorganisms. Journal of Water and Soil Science, 22(4): 17-30.

Krizek, D.T., Mirecki, R.M. and Britz, S.J. (1997). Inhibitory effects of ambient levels of solar UV‐A and UV‐B radiation on growth of cucumber. Journal of Plant Physiology, 100(4), 886-893.

Leng, P., Itamura, H., Yamamura, H.H. and Deng, X. (2000). Anthocyanin accumulation in apple and peach shoots during cold acclimation. Journal of Horticultural Science, 83: 43 – 50.

Lichtenthaler, H. K. (1987). Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in enzymology, 148 (34): 350-382.

Liu, C.C., Liu, Y.G., Guo, K., Fan, D., Li, G.Q., Yu, L.,Yang, R. and Zheng, Y.( 2011). Effect of drought on pigments, osmotic adjustment and antioxidant enzymes in six woody plant species in karst -habitats of southwestern China Environmental and Experimental Botany, 71:174-183.

Loggini, B., Scartazza, A., Brugnoli, E. and Navari Izzo, F.(1999). Antioxidative defense system pigment composition and photosynthetic efficiency in two wheat cultivars subjected to drought. Plant Physiology,  119:1091-1100 effects. Journal of Food and Chemical Toxicology, 50: 2503-2507.

Maghami, R., Zahedi, M. and Gheysari, M. (2014). Effects of nitrogen application and irrigation water on grain yield and water use efficiency of safflower in Isfahan. Journal of Plant Production, 4 (11): 1-13. (In Persian)

Marschner, H. (1995). Mineral Nutrition of Higher Plants. 2nd ed., Academic Press, New York, USA

Miller, G., Suzuki, N. and Ciftci‐Yilmaz, S. (2010). Reactive oxygen species homeostasis and signaling during drought and salinity stresses. Journal of Plant Cell and Environment, 33: 453-467.

Mittler, R. (2004). Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Journal of Plant Sciences, 7: 405-410.

Mocready, R., Guggolz, J., Silviera, V. and Owens, H. (1950). Determination of starch and amylose in vegetables. Application to peas. Journal of Analytical Chemistry, 22: 1156-1158.

Muyayabantu, G.M., Kadiata, B.D. and Nkongolo, K.K, (2013). Assessing the effects of integrated soil fertility management on biological efficiency and economic advantages of intercropped maize (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L.) in DR Congo, 3 (3): 520-541.

Nicure, S., 2015. The Effect of Glutenin and Acid Streak Spray on Growth Indices and Petunia × Hybrida. Master's thesis, Department of Horticulture.Islamic Azad University.Karaj Branch

Posmyk, M.M., Kontek, R. and Janas, K.M. (2009). Antioxidant Enzymes activity and phenolic compounds content in red cabbage seedlings exposed to copper stress. Journal Ecotoxicology and Environmental Safety, 72 (2): 596 – 602.

Salehi Shanjani, P. (2005). Izozyme diversity of Menadion reductase, isocitrate dehydrogenase and malate dehydrogenase of Fagus orientalis Lipsky in beech forests of Iran. Journal of Biology, 17: 402 -420.

Saravanakumar, D., Kavino, M., Raguchander, T., Subbian, P. and Samiyappan. (2011). Plant growth promoting bacteria enhance water stress resistance in green gram plants. Journal Acta Physiology Plant, 33: 203–209.

Shamloo, A. and Roozbahani, A. (2016). Effect of amino acids and microelements on the rate of photosynthetic pigments content and yield of red bean (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Plant Ecophysiology, 7 (21): 136 - 50.

Sharma, P.K. and Hall, D.O. (1991). Interaction of saltstress and photoinhibition on photosynthesis in barley and sorghum Journal of Plant Physiology, 138 (5): 614 – 19.

Sheikhi-Ghahfarokhi, F. (2014). Effect of seed biopriming by PGPR bacteria on germination indices, growth and yield of Calendula of ficinalis L. M.Sc. Thesis in Seed Science and Technology, Shahrekord University, 93 P.

Sidsel Fiskaa, H., Grethe, I., Borge, A., Knut, A. and Gunnar, B.(2009). Effect of cold storage and harvest data on bioactive compound in curly kale (Brassica oleracea L. var. acephala). Journal of Postharvest Biology and Technology,51: 36-42.

Tajmmlian, M., Iran Nejad parazi, M.D., Malekinejad, H., Rad, M.H. and Sodaie zadeh, H. (2012). Effect of low stress on some physiological parameters of plant (.Fortuynia bungei Boiss) . Journal of Genetics Research  and Plant Breeding, 20: 273-283.

Talebi, M., Sagheb Talebi, Kh. and Jahanbazi, H. (2006). Site demands and some quantitative and qualitative characteristic of Persian Oak (Quercus brantii L.)in chaharmahal & Bakhtiari Province (western iran). Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 14(1):67-79.

Turkmen, N., Sari, F. and Velioglu, Y.S. (2005). The effect of cooking methods on total phenolics and antioxidant activity of selected green vegetables. Journal of Food chemistry, 93(4): 713-718

Wrosotad, R.E. (1976). Color and pigment analysis in fruit products. Oregon State University Publications Limited, Cornwalis.

Wu, S.C., Cao, Z.H., Li, Z.G., Cheung, K.C. and Wong, M.H. (2005). Effects of bio fertilizer containing N-fixer, P and K solubilizers and AM fungi on maize growth: a greenhouse trial. Journal Geoderma, 125: 155–166.

Xiao, X., Xu, X. and Yang, F. (2008). Adaptive responses to progressive drought stress in two Populus cothayana populations. Silva Fennica, 42: 705-719.

Xoconostle-Cazares, B., Ramirez-Ortega, F.A., Flores-Elenes, L. and Ruiz-Medrano, R. (2010). Drought tolerance in crop plants. American Journal Plant Physiology, 5(5): 241-256.

Yoo, K.M., Lee, C., Lee, H., Moon, B.K. and Lee, C.Y. (2008). Relative antioxidant and cytoprotective activities of common herbs. Journal of Food chemistry, 106: 929-936.

Zhang, K.M., Yu, H.J., Shi, K., Zhou, Y.H., Yu, J.Q. and Xia, X.J. (2010). Photoprotective roles of anthocyanins in Begonia simper florens. Journal of Plant Sciences, 179(3): 202-208.