اثرهای محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک و اسپرمین بر مراحل فنولوژیک و عملکرد ترکیب‌های اسید کافئیکی گیاه سرخارگل (Echinacea purpurea L.) تحت تنش خشکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای زراعت، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 ، دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار، بخش تحقیقات گیاهان دارویی، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

4 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

شناسه دیجیتال (DOR):
98.1000/1735-0905.1398.35.705.97.5.1575.1610

این تحقیق به‌منظور بررسی تأثیر تنش آب و محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک و اسپرمین بر مراحل فنولوژیک و عملکرد ترکیب‌های اسید کافئیک گیاه دارویی سرخارگل (Echinacea purpurea L.)، به‌صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال‌های زراعی 1395 و 1396 در مزرعه مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور اجرا گردید. در این آزمایش رژیم آبیاری در سه سطح (آبیاری پس از تخلیه 20، 40 و 60 درصد رطوبت قابل دسترس) به‌عنوان فاکتور اصلی و تیمار محلول‌پاشی (عدم محلول‌پاشی، محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک در دو سطح 75 و 150 میلی‌گرم در لیتر، اسپرمین در یک سطح 70 میلی‌گرم در لیتر، اسید سالیسیلیک 75 + اسپرمین و اسید سالیسیلیک 150 + اسپرمین) به‌عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شد. تأثیر رژیم آبیاری و محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک و اسپرمین بر صفات مورد مطالعه معنی‌دار بود. در اثر تنش خشکی مراحل فنولوژیک و عملکرد اکیناکوزید و سینارین در گل، اسید شیکوریک، اسید کافتاریک و سینارین در برگ کاهش ولی عملکرد اسید کلروژنیک گل و ترکیب‌های اسید کافئیکی ریشه (اسید شیکوریک، اکیناکوزید، اسید کلروژنیک، اسید کافتاریک و سینارین) افزایش یافت. محلول‌پاشی گیاهان با اسید سالیسیلیک و اسپرمین موجب افزایش تمامی صفات مورد مطالعه گردید. برهم‌کنش اثرهای تنش خشکی و محلول‌پاشی بر عملکرد ترکیب‌های اسید کافئیکی ریشه معنی‌دار شد. بیشترین عملکرد اسید شیکوریک (9.49 کیلوگرم در هکتار)، اکیناکوزید (0.67 کیلوگرم)، اسید کلروژنیک (0.261 کیلوگرم)، اسید کافتاریک (7.31 کیلوگرم) و سینارین ریشه (0.269 کیلوگرم) در سطح آبیاری پس از 60% تخلیه آب با کاربرد توأم غلظت بالای اسید سالیسیلیک و اسپرمین بدست آمد. براساس نتایج این آزمایش محلول‌پاشی سرخارگل با اسید سالیسیلیک و اسپرمین موجب بهبود عملکرد ترکیب‌های اسید کافئیکی در گیاه سرخارگل در هر دو شرایط بدون تنش و تنش کم‌آبی گردید.

کلیدواژه‌ها


- Abolhasani, K.H. and Saeidi, G., 2006. Investigation of agronomic traits for safflower genotypes in two moisture regimes in Isfahan. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 13(4): 43-54.

-Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. and Smith, M., 1998. Crop evapotranspiration–guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper, No. 56, FAO, Rome.

-Applewhite, P.B., Kaur-Sawhney, R. and Galston, A.W., 2000. A role for spermidine in the bolting and floweringof arabidopsis. Physiologia Plantaum, 108: 314-320.

-Ashraf, M. and Foolad. M.R., 2007. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, 59: 206-216.

- Bergeron, C., Gafner, S., Batcha, L.L. and Angerhofer, K., 2002. Stabilization of caffeic acid derivatives in Echinacea purpurea L. glycerin extract. Journal Agricultural Food Chemistry, 5: 3967-3970.

- Ceeh, R., 2002. Phytochemical variation within populations of Echinacea angustifolia (Asteraceae). Biochemical Systematics and Ecology, 30: 837-854.

- Chen, J., Cheng, Z. and Zhong, S., 2007. Effect of exogegenous salicylic acid ongrowth and H2O2-metabolizing enzymesin rice seedlings lead stress. Journal of Environmental Sciences, 19(1): 44-49.

- Cheon Chae, S., 2016. Shoot organogenesis of Echinacea angustifolia DC as influenced bypolyamines. Life Science Journal, 13(1): 16-19.

- Cleland, C.F. and Ajami, A., 1974. Identification of a flower-inducing factor, isolated aphid honeydew as being salicylic acid. Plant Physiology, 54: 904-906.

- Darvizheh, H., Zahedi, M., Abaszadeh, B. and Razmjoo, J., 2018. Effects of irrigation regime and foliar application of salicylic acidand spermine on the contents of essential oil and caffeic acidderivatives in Echinacea purpurea L. Journal of Plant Growth Regulation, 37(4): 1267-1285.

- Ding, C.K., Wang, C., Gross, K.C. and Smith, D., 2002. Jasmonate and salicylate induce the expression of pathogenesis-related-protein genes and increase resistance to chilling injury in tomato fruit. Planta, 214: 895-901.

- Ding, Y.F., Liu, P., Chang, Y.X., Zhao, L., Han, D.G. and Xu, K.D., 2006. Effect of spermine on physiology of leaves and configuration of florescence of chrysanthemum [J]. Hubei Agricultural Sciences, 45: 789-791.

- Divya, P., Puthusseri, B. and Neelwarne, B., 2013. The effect of plant regulators on the concentration of caretonoids and phenolic compound in foliage of Coriander. LWT-Food Science Technology, 56(1): 101-110.

- Dulai, S., Molnár, I., Prónay, J., Csernák, Á., Tarnai, R. and Molnár, L.M., 2006. Effects of drought on photosynthetic parameters and heat stability of PSII in wheat and in Aegilops species originating from dry habitats. Acta Biologica Szegediensis, 50: 11-17.

- Ezhilmathi, K., Singh, V.P., Arora, A. and Sairam, R.K., 2007. Effect of 5-sulfosalicylic acid on antioxidant activity in relation to vase of Gladiolus cut flowers. Plant Growth Regulation, 51: 99-108.

- Farhadi, H., Azizi, M. and Nemati, S.H., 2017. The effect of water deficit stress on morphological characteristics and yield components of landraces (Trigonella foenum- graecum L.) fenugreek eight. Crop Science Research in Arid Regions, 1(1): 120-132.

- Garcia, S.M., Rotondo, R., LopezAnido, F.S., Cointry, E.L., SantaCruz, P., Furlan, R. and Escalante, A.M., 2016. Influence of irrigation on the chemical compounds in leaves in vegetative and reproductive stage and bracts of globe artichoke (Cynara cardunculus var. scolymus L.). Acta Horticulture, 1: 95-102.

- Gharib, F.A.L., 2007. Effect of salicylic acid on the growth, metabolic activities and oil content of basil and marjoram. International Journal of Agriculture and Biology, 4(1): 485-492.

- Giorgi, A., Madeo, M., Speranza, G. and Cocucci, M., 2010. Influence of environmental factors on composition of phenolic antioxidants of Achillea collina becker ex rchb. Natural Product Research, 24: 1546-1559.

- Gray, D.E., Pallardy, S.G., Garrett, H.E. and Rottinghaus, G.E., 2003. Acute drought stress and plant age effects on alkamide and phenolic acid content in purple coneflower roots. Planta Medica, 69(1): 50-55.

- Gunes, A., Inal, A., Alpaslan, M., Eraslan, F., Bagcl, E.G. and Cicek, N., 2007. Salicylic acid induced changes on some physiological parameters sympotomatic for oxidative stress and mineral nutrition in maize (Zea mays L.) grown under salinity. Journal of Plant Physiology, 164(4): 728-736.

- Heiser, I. and Elstner, E.F., 1998. The biochemistry of plant stress and disease: oxygen activation as a basic principle. Annals of the New York Academy of Sciences, 851(1): 224-232.

- Hosseini, S.S., Mashayekhi, K., Alizadeh, M. and Ebrahimi, P., 2011. Effect of salicylic acid on somatic embryogenesis and chlorogenic acid levels of carrot (Daucus carota cv. Nantes) explants. Ornamental and Horticultural Plant, 1(2): 105-113.

- Jie, S., Xing-Zheng, F., Ting, P., Xiao-San, H., Qi-Jun, F. and Ji-Hong, L., 2010. Spermine pretreatment confers dehydration tolerance of citrus in vitro plants via modulation of antioxidative capacity and stomatal response. Tree Physsiology, 30(7): 914-922.

- Karimi, M., Esfahani, M., Bigluei, M.H., Rabiee, B. and Kafi Ghasemi, A., 2009. Effect of deficit irrigation treatments on morphological traits and growth indices of corn forage in the Rasht climate. Journal of Crop Production, 2(2): 91-110.

- Khan, M.I.R., Iqbal, N., Masood, A. and Khan, N.A., 2012. Variation in salt tolerance of wheat cultivars: role of glycine betaine and ethylene. Pedosphere, 22: 746-754.

- Kumar, P., Dube, S.D. and Chauhan,V.S., 1999. Effect of salicylic acid on growth, development and some biochemical aspects of soybean (Glycine max L. Merrill). Indian Journal of Plant Physiology, 4:
327-330.

- Kocheki, A., Nasiri-Mahalati, M. and Azizi, K., 2006. The effect of different irrigation intervals and plant densities on yield and yield components of two fennel (Foenicolum vulgare) landraces. Iranian Journal of Field Crop Research, 4(1): 131-140.

- Kuzel, S., Vydra, J., Triska, J., Virchotova, N., Hruby, M. and Cigler, P., 2009. Elicitation of pharmacologically active substances in an intact medical plant. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57: 7907-7911.

- Letchamo, W., Polydeonny, L.V., Gladisheva, N.O., Arnason, T.J., Livesey, J. and Awang, D.V.C., 2002. Factors affecting Echinacea quality: 514-521. In: Janick, J. and Whipkey, A., (Eds.). Trends in New Crops and New Uses. ASHS Press. Alexandria, 599p.

- Montanari, M., Degl Innocenti, E., Maggini, R., Pacifici, S., Pardossi, A. and Guidi, L., 2007. Effect of nitrate fertilization and saline stress on the contents of active constituents of Echinacea angustifolia DC. Food Chemistry, 107(1): 1461-1466.

- Mirshekari, B., 2011. Effect of irrigation time and nitrogen fertilizer on growth period and chamazulene content of German chamomile (Matricaria chamomilla L.) in cold and semi-arid region. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 27(1): 173-187.

- Nahar, K., Ahamed, K.U. and Fujita, M., 2010. Phenological variation and its relation with yield in several wheat (Triticum aestivum L.) cultivars under normal and late sowing mediated heat stress condition. Notulae Scientia Biologicae, 2(3): 51-56.

- Nair, V.D., Panneerselvam, R., Gopi, R. and Hong-bo, S., 2013. Elicitation of pharmacologically active phenolic compounds from Rauvolfia serpentine Benth. Industrial Crops and Products, 45: 406-415.

- Petropoulos, S.A., Dimitra, D., Polissiou, M.G. and Passam, H.C., 2008. The effect of water deficit stress on the growth, yield and composition of essential oils of parsley. Scientia Horticulturae, 115: 393-397.

- Raman, V. and Ravi, S., 2011. Effect of Salicylic acid and methyl jasmonate on antioxidant systems of Heamatococcus pluvialis. Acta Physiologiae Plantarum, 33: 1043-1049.

- Rasouli, F., Gholipour, M., Jahanbein, K. and Asghari, H.R., 2018. Effect of jasmonic and salicylic acids on some antioxidants, soluble sugar and lipid peroxidation in Echinacea purpurea L. under field conditions. Journal of Plant Production Research, 25(1): 45-61.

- Reddy, A.R., Chiatanya, 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.

- Rezvanypour, S.H., 2016. Effect of polyamines and mycorrhizal symbiosis on growth and flowering of freesia (Freesia×hybrida). Department of Horticultural Sciences, Specialization: Physiology and Breeding of Ornamental plant, University of Guilan, 191p.

- Roumani, A., 2019. The effect offoliar applicationof salicylic acidandspermineunderwater deficit stress conditions ongrowth, physiological and yield characteristics of medicinal plant of Ispaghula (Plantago ovata Forssk.). Department of Agronomy and Plant Breeding: Crop Physiology, Gonbad Kavous University. 141p.

- Sabra, A., Daayf, F. and Renault, S., 2012. Differential physiological and biochemical responses of three Echinacea species to salinity stress. Scientia Horticulturae, 135(1): 23-31.

- Samadi, S., Ghasemnezhad, A., Alizadeh, M. and Alami, M., 2016. Influence of elicitors on photosynthesis pigments, caffeic acid, chlorogenic acid and proline content of Cynara scolymus callus. Iranian Journal of Horticultural Science, 47(3): 435-443.

- Shakirova, A.R., Fatkhutdinova, D.R., Bezrukova, M.V. and Shakirova, F.M., 2003. Salicylic acid prevents the damaging action of stress factors on wheat plants. Bulgarian Journal of Plant Physiology, 21: 314-319.

- Sood, S., Vyas, D. and Nagar, P.K., 2006. Physiological and biochemical studies during flower development in two rose species. Scientia Horticulturae, 108: 390-396.

- Stuart, D. and Wills, R., 2000. Factors affecting the extraction of alkylamides and cichoric acid during ethanolic processing of Echinacea purpurea (L.) Moench. Australian Journal of Experimental Agriculture, 40: 873-877.

- Talaat, I.M., Bekheta, M.A. and Mahgoub, M.H., 2005. Physiological response of periwinkleplants (Catharan thusroseusL.) to tryptophan and putrescine. International Journal of Agriculture and Biology, 2: 210-213.

- Wahid, A., Gelani, S., Ashraf, M. and Foolad, M.R., 2007. Heat tolerance in plants: an overview. Environmental and Experimental Botany, 61: 199-223.

- Yasari, T., Shahsavari, M.R., Barzegar, A.B. and Omidi, A.H., 2005. The Study of developmental stages and their relation to seed yield of safflower advanced genotype. Pajouhesh Va Sazandgi, 18(1): 75-83.

- Zhao, H.J., Lin, X.W., Shi, H.Z. and Chang, S.M., 1995. The regulating effects of phenolic compounds on the physiological characteristics and yield of soybeans. Journal of Acta Agronomy and Crop Science, 21: 351-355.

- Zhang, Y., Han, X., Chen, X., Jin, H. and Cui, X., 2009. Exogenous nitric oxide on antioxidative system and ATPase activities from tomato seedlings under copper stress. Scientia Horticulturae, 123: 217-223.