بررسی فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، پرولین، قندهای محلول، رنگریزه‌های فتوسنتزی و اسانس گیاه دارویی نعناع فلفلی (Mentha piperita L.) در واکنش به محلول‌پاشی سالیسیلیک اسید و تنش منگنز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه اصلاح و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، ایران

2 دانشیار، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، ایران

3 استادیار، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه زابل، ایران

چکیده

به‌منظور بررسی اثر منگنز و سالیسیلیک اسید در سه زمان مختلف بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، پرولین و قندهای محلول، رنگریزه‌های فتوسنتزی و اسانس گیاه دارویی نعناع فلفلی (Mentha piperita L.)، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه زابل اجرا شد. نمونه گیاهی در سه زمان 1، 3 و 5 روز بعد از محلول‌پاشی با تیمارهای منگنز (500 میکرومولار) و سالیسیلیک اسید (1 میلی‌مولار) برداشت شدند. نتایج نشان داد که تنش منگنز اثر معنی‌داری بر میزان فعالیت آنزیم اسکوربات پراکسیداز و محتوای پرولین برگ‌های گیاه نعناع فلفلی در هر سه زمان داشت. محتوای پرولین و قندهای محلول تحت تنش منگنز و سالیسیلیک اسید در طول سه زمان نسبت به تیمار شاهد افزایش معنی‌دار داشتند. از طرفی کاهش معنی‌داری در رنگریزه‌های فتوسنتزی تحت تنش منگنز مشاهده نشد. همچنین میزان اسانس در برگ‌های نعناع فلفلی، در تیمارهای منگنز و سالیسیلیک اسید افزایش یافت، البته این افزایش تحت تیمار سالیسیلیک اسید بیشتر بود. نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر آن بود که افزایش فعالیت آنزیم APX و محتوای پرولین، پاسخ‌های فیزیولوژیک گیاه نعناع فلفلی در مقابل تنش اکسیداتیو ناشی از منگنز بودند و سالیسیلیک اسید به‌عنوان یک تنظیم‌کننده رشد در تعدیل میزان اثرات تنش منگنز بر گیاه نعناع فلفلی، نقش مؤثری داشت.

کلیدواژه‌ها


- حاجی‌بلند، ر. و خسروپناه، م.ک.، 1384. تحمل مسمومیت منگنز در گیاهان آفتابگردان، برنج و ذرت در شرایط آبکشتی. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 9(4): 108-91.

- سلطانی، ف.، قربانلی، م. و منوچهری کلانتری، خ.، 1385. اثر کادمیوم بر مقدار رنگریزه‌های فتوسنتزی، قندها و مالون دآلدئید در کلزا. زیست‌شناسی ایران، 19: 145-136.

- فاضلیان، ن. و اسرار، ز.، 1390. تأثیر برهم‌کنش آرسنیک و سالیسیلیک اسید بر رشد و برخی از شاخص‌های فیزیولوژیک گیاه بابونه (Matricaria recutita L.). زیست‌شناسی گیاهی، 3: 12-1.

- Bailly, C., 2004. Active oxygen species and antioxidants in seed biology. Seed Science Research, 14: 93-107.

- Bates, L.S., Waldem, R.P. and Teare, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil, 39: 205-207.

- Bupesh, G., Amutha, C., Nandagopal, S., Ganeshumar, A., Sureshkumar, P. and Murali, K.S., 2007. Antibacterial activity of Mentha piperita L. (peppermint) from leaf extracts-a medicinal plant. Acta Agriculturae Slovenica, 89(1): 73-79.

- Cai, H., Biswas, D.K., Shang, A.Q., Zhao, L.J. and Li, W.D., 2007. Photosynthetic response to water stress and changes in metabolites in Jasminum sambac. Photosynthetica, 45(4): 503-509.

- Charles, D.J, Joly, R.J. and Simon, J.E., 1990. Effect of osmotic stress on the essential oil content and composition of peppermint. Phytochemistry, 29(9): 2837-2840.

- Chatterjee, C., Gopal, R. and Dube, B.K., 2006. Impact of iron stress on biomass, yield, metabolism and quality of potato (Solanum tubersum L.). Science Horticulturae, 108: 1-6.

- Cooper, R.J., Liu, C.H. and Fisher, D.S., 1998. Influence of humic substances on rooting and nutrient content of creeping bentgrass. Crop Science, 38(6): 1639-1644.

- Drazic, G. and Mihailovic, N., 2005. Modification of cadmium toxicity in soybean seedlings by salicylic acid. Plant Science, 168(2): 511-517.

- Grattan, S.R. and Grieve, C.M., 1998. Salinity-mineral nutrient relations in horticultural crops. Scientia Horticulturae, 78: 127-157.

- He, Y., Liu, Y., Cao, W., Huai, M., Xu, B. and Huang, B., 2005. Effects of salicylic acid on heat tolerance associated with antioxidant metabolism in Kentucky bluegrass. Journal of Crop Science, 45(3): 988-995.

- Heuer, B., 1994. Osmoregulatory role of proline in water stress and salt-stressed plants: 363-481. In: Pessarkli, M., (Ed.). Handbook of Plant and Crop stress. Marcel Dekker Publication, New York, 619p.

- Irigoyen, J., Emerich, J. and Sanches-Daiz, M., 1992. Water stress induced changes in concentration of praline and total soluble sugars in nodulated alfalfa plants. Physiologia Plantarum, 84: 55-60.

- Jain, M., Mathur, G., Koul, S. and Sarin, N.B., 2001. Ameliorative effects of proline on salt stress induced lipid peroxidation in cell lines of groundnut (Arachis hypogeal L.). Plant Cell Reports, 20(5): 463-468.

- Jiang, Y. and Huang, B., 2001. Drought and heat stress injury to two cool-season turfgrasses in relation to antiaxdant metabolism and lipid peroxidation. Crop Science, 41: 436-442.

- Khodary, S.E.A., 2004. Effect of salicylic acid on the growth, photosynthesis and carbohydrate metabolism in salt stressed maize plant. International Journal of Agriculture and Biology, 8530: 1-6.

- Klayman, D.L., 1985. Qinghaosu (artemisinin): an antimalarial durg from China. Science, 228: 1049-1055.

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

- Manivannan, P., Jaleel, C.A., Sankar, B., Kishurekumar, A., Somasundaram, R., Lakshmanan, G.M. and Panneerselvam, R., 2007. Growth, biochemical modifications and proline metabolism in Helianthus annuus L. as induced by drought stress. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 59: 141-149.

- McDonald, M.B., 1999. Seed deterioration: physiology, repair and assessment. Seed Science and Technology, 27(1): 177-237.

- Metwally, A., Finkermeier, I., Georgi, M. and Dietz, K.J., 2003. Salicylic acid alleviates the cadmium toxicity in barley seedlings. Plant Physiology, 132: 272-281.

- Mishara, A. and Choudhuri, M.A., 1999. Effect of salicylic acid on heavy metal-induced membrane deterioration mediated by lipoxygenase in rice. Biologia Plantarum, 42(3): 409-415.

- Nardi, S., Pizzeghello, D., Muscolo, A. and Vianello, A., 2002. Physiological effects of humic substances on higher plants. Soil Biology and Biochemistry, 34(11): 1527-1536.

- Ozkur, O., Ozdemir, F., Bor, M. and Turkan, I., 2009. Physiochemical and antioxidant responses of the perennial xerophyte Capparis ovata Desf. to drought. Environmental and Experimental Botany, 66(3): 487-492.

- Ozturk, A., Unlukara, A., Ipek, A. and Gurbuz, B., 2004. Effects of salt stress and water deficit on plant growth and essential oil content of lemon balm (Melissa officialis L.). Pakistan Journal of Botany, 36(4): 787-792.

- Pal, M., Horvath, E., Janda, T., Paldi, E. and Szalai, G., 2005. Cadmium stimulates the accumulation of salicylic acid and its putative precursors in maize (Zea mays) plants. Physiologia Plantarum, 125(3): 356-364.

- Pessarkli, M., 1999. Handbook of Plant and Crop Stress. Marcel Dekker Inc, New York, 1254p.

- Shi, Q. and Zhu, Z., 2008. Effects of exogenous salicylic acid on manganese toxicity, element contents and antioxidative system in cucumber. Environmental and Experimental Botany, 63: 317-326.

- Singh, R., Shushni, M.A.M. and Belkheir, A., 2015. Antibacterial and antioxidant activities of Mentha piperita L. Arabian Journal of Chemistry, 8(3): 322-328.

- Siripornadulsil, S., Traina, S., Verma, D.P. and Sayre, R.T., 2002. Molecular mechanisms of proline mediated tolerance to toxic heavy metals in transgenic microalgae. The Plant Cell, 14: 2837- 2847.

- Taguchi, G., Yazawa, T., Hayashida, N. and Okazaki M., 2001. Molecular cloning and heterologous expression of novel glucosyltransferases from tobacco cultured cells that have broad substrate specificity and are induced by salicylic acid and auxin. European Journal of Biochemistry, 268(14): 4086-4094.

- Tasgin, E., Atici, O. and Nalbantoglu, B., 2003. Effects of salicylic acid and cold on freezing tolerance in winter wheat leaves. Plant Growth Regulation, 41(3): 231-236.

- Urbanek, H., Kuzniak-Gebarowska, E. and Herka, K., 1991. Elicitation of defense responses in bean leaves by Botrytis cinerea polygalacturonase. Acta Physiologiae Plantarum, 13: 43-50.

- Verma, S. and Duey, R.S., 2003. Lead toxicity induced lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plant. Plant Science, 164(4): 1645-1655.

- Woźniak, K. and Błasiak, J., 2003. Free radicals mediated induction of oxidized DNA-bases and DNA protein cross-links by nickel chloride. Mutagation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 514 (1-2): 233-243.

- Zheljazkov, V.R. and Warman, P.R., 2003. Application of high Cu compost to Swiss chard and basil. The Science of the Total Environment, 302: 13-26.

- Zhou, Z.S., Guo, K., Elbaz, A. and Yang, Z.M., 2009. Salicylic acid alleviates mercury toxicity by preventing oxidative stress in roots of Medicago sativa. Environmental and Experimental Botany, 65: 27-34.