تأثیر نیتروژن بر رشد، اختصاص زیست‌توده و تولید آلکالوئیدهای ریشه و شاخساره گیاه بذرالبنج (Hyoscyamus niger L.) در شرایط تنش کم‌آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه گیاهان دارویی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک

2 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده مهندسی کشاورزی، دانشگاه تهران

3 استادیار، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، تهران

4 استادیار، گروه میکروبیولوژی، مؤسسه خاک و آب، کرج

5 مربی پژوهشی، گروه فارماکوگنوزی و داروسازی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، کرج

چکیده

این مطالعه با هدف تأثیر تنش کم‌آبی (تخلیه آب تا 30، 60 و 90 درصد ظرفیت مزرعه‌ای به‌ترتیب تنش خفیف، متوسط و شدید) و نیتروژن (براساس 0، 75، 150 و 225 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) بر رشد، محتوی کلروفیل، اختصاص زیست‌توده، محتوی نسبی آب برگ، محتوی و عملکرد تروپان آلکالوئیدهای هیوسیامین و اسکوپولامین ریشه و شاخساره گیاه بذرالبنج (Hyoscyamus niger L.) انجام شد. استخراج آلکالوئیدها به روش اختصاصی و به‌وسیله حلال‌های مختلفی صورت گرفت و شناسایی آنها براساس مقایسه زمان بازداری دستگاه کروماتوگرافی گازی با داده‌های طیف جرمی و استانداردهای مربوطه هیوسیامین و اسکوپولامین انجام شد. نتایج نشان داد که بیشترین محتوی هیوسیامین (281/0% ماده خشک) و اسکوپولامین در ریشه (232/0%) و همچنین بیشترین محتوی هیوسیامین (937/0%) و اسکوپولامین در شاخساره (416/0%) در تیمار 225 کیلوگرم نیتروژن در هکتار در شرایط تنش کم‌آبی شدید مشاهده گردید. همچنین بیشترین آلکالوئید کل (52/20 میلی‌گرم در گیاه) در تیمار 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار در شرایط تنش خفیف کم‌آبی و کمترین آن (95/8 میلی‌گرم در گیاه) در تیمار 225 کیلوگرم نیتروژن در هکتار در شرایط تنش کم‌آبی شدید حاصل شد. نتایج این تحقیق حکایت از آن داشت که گیاه بذرالبنج در تیمار تنش کم‌آبی متوسط به همراه کود نیتروژن به میزان 150 کیلوگرم در هکتار علاوه ‌بر اینکه دارای مقادیر مناسبی از محتوی و عملکرد هر دو آلکالوئید می‌باشد، بلکه بیشترین میزان اسکوپولامین را نیز که نشان از کیفیت آلکالوئید است داراست.

کلیدواژه‌ها


- Broadley, M.R., Escobar-Gutierrez, A.J., Burns, A. and Burns, I.G., 2000. What are the effects of nitrogen deficiency on growth components of lettuce? New Phytologist, 147(3): 519-526.

- Baricevic, D., Umek, A., Kreft, S., Maticic, B. and Zupancic, A., 1999. Effect of water stress and nitrogen fertilization on the content of hyoscyamine and scopolamine in the roots of deadly nightshade (Atropa belladonna). Environmental and Experimental Botany, 42: 17-24.

- Cechin, I. and Fumis, T.D.F., 2004. Effect of nitrogen supply on growth and photosynthesis of sunflower plants grown in the greenhouse. Plant Science, 166(5): 1379-1385.

- Hashimoto, T., Hayashi, A., Amono, Y., Kohno, J., Iwanari, H., Usuda, S. and Yamada, Y., 1991. Hyoscyamine 6 beta-hydroxylase, an enzyme involved in tropane alkaloid biosynthesis, is localized at the pericycle of the root. Journal of Biological Chemistry, 266(7): 4648-4653.

- Jeon, J.S., Lee, S.S., Kim, H.Y., Ahn, T.S. and Song, H.G., 2003. Plant growth promoting in soil by some inoculated microorganism. The Journal of Microbiology, 41(4): 271-276.

- Kamada, H., Okamura, N., Satake, M., Harada, H. and Shimomura, K., 1986. Alkaloid production by hairy root cultures in Atropa belladonna. Plant Cell Reports, 5(4): 239-242.

- Latiri-Souki, K., Nortcliff, S. and Lawlor, D.W., 1998. Nitrogen fertilizer can increase dry matter, grain production and radiation and water use efficiencies for durum wheat under semi-arid conditions. European Journal of Agronomy, 9: 21-34.

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

- Martin, P.J. and Stephens, W., 2006. Willow growth in response to nutrients and moisture on a clay landfill cap soil. I. Growth and biomass production. Bioresource Technology, 97(3): 437-448.

- Mengel, K. and Kirkby, E.A. 1982. Principles of Plant Nutrition. International Potash Institute, Bern, Switzerland, 849p.

- Monclus, R., Dreyer, E., Villar, M., Delmotte, F.M., Delay, D., Petit, J.M., Barbaroux, C., Thiec, D.L., Brechet, C. and Brignolas, F., 2006. Impact of drought on productivity and water use efficiency in 29 genotypes of Populus deltoides, Populus nigra. New Phytologist, 169(4): 765-777.

- Nussbaumer, P., Kapetanidis, I. and Christen, P.H., 1998. Hairy roots of Datura candida × D. Aurea: effect of culture medium composition on growth and alkaloid biosynthesis. Plant cell reports, 17(5): 405-409.

- Oksman-Caldentey, K.M. and Hiltunen, R., 1996. Transgenic crops for improved pharmaceutical products. Field Crops Research, 45(1-3): 57-69.

- Panda, H., 2002. Medicinal Plants Cultivation and their Uses. National Institute of Industrial Research, 598p.

- Reddy, A.R., Chaitanya, K.V. and Vivekanandan, M., 2004. Drought induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology, 161(11): 1189-1202.

- Selmar, D., 2008. Potential of salt and drought stress to increase pharmaceutical significant secondary compounds in plants. Landbauforschung=VTI Agriculture and Forestry Research, 58: 139-144.

- Smucker, A.J.M., 1993. Soil environmental modifications of root dynamics and measurement. Annual Review of Phytopathology, 31: 191-216.

- Sreevalli,Y., Kulkarni, R.N.,  Baskaran, K. and Chandrashekara, R.S., 2004. Increasing the content of leaf and root alkaloids of high alkaloid content mutants of periwinkle through nitrogen fertilization. Industrial Crops and Products, 19(2): 191-195.

- Tan, W. and Hogan, G.D., 1997. Physiological and morphological responses to nitrogen limitation in jack pine seedlings: potential implications for drought tolerance. New Forests, 14: 19-31.

- Trapani, N., Hall, A.J. and Weber, M., 1999. Effects of constant and variable nitrogen supply on sunflower (Helianthus annuus L.) leaf cell number and size. Annals of Botany, 84(5): 599-606.

- Waller, G.R. and Nowacki, E.K., 1979. Alkaloid Biology and Metabolism in Plants. Plenum Press, New York, 294p.

- Willaman, J.J. and Li, H.L., 1997. Alkaloid Bearing Plants and Their Contained Alkaloids. Lloyd Library and Museum and the American Society of Pharmacognosy, 286p.

- Wua, F., Bao, W., Lia, F. and Wu, N., 2008. Effects of drought stress and N supply on the growth, biomass partitioning and water-use efficiency of Sophora davidii seedlings. Environmental and Experimental Botany, 63(1-3): 248-255.

- Zayed, R. and Wink, M., 2004. Induction of tropane alkaloid formation in transformed root cultures of Brugmansia suaveolens (Solanaceae). Zeitschrift für Naturforschung, 59(11-12): 863-867.