همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، گروه علوم باغبانی و زراعی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول، استاد، موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران، پست الکترونیک:

3 دانشیار، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، کرج، ایران

10.22092/ijmapr.2023.359231.3202

چکیده

سابقه و هدف: تولید گیاهان دارویی، ازجمله مرزه، در جهان رو به ‌افزایش است. مرزه با ترکیبات تیمول و کارواکرول در اسانس خود، اهمیت ویژه‌ای دارد. هدف این مطالعه، بررسی اثر تراکم کاشت و حاصلخیزی خاک بر صفات فیزیولوژیکی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی گیاه مرزه در شرایط دیم است. با توجه ‌به اهمیت این عوامل در بهبود مقاومت گیاه در برابر تنش‌ها، این تحقیق به ‌منظور تعیین بهترین تراکم کاشت و حاصلخیزی خاک بر افزایش فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی و توسعه پایدار مرزه انجام شد.
مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌ صورت آزمایشی مزرعه‌ای در ایستگاه تحقیقات همند آبسرد دماوند طی سال‌های زراعی ۹۷-۱۳۹۶ و ۹۸-۱۳۹۷ انجام شد. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی به صورت کرت‌های خرد شده با دو فاکتور اجرا گردید. فاکتور اصلی شامل سه سطح کودی بود: ۱) شاهد (بدون کود)، ۲) کود گاوی پوسیده (۳۰ تن در هکتار) و ۳) کاه غنی‌شده با سولفات آمونیوم (۱۰ تن در هکتار). فاکتور فرعی نیز شامل سه سطح تراکم کاشت (2.67، ۴ و ۸ بوته در مترمربع) بود. عملیات کاشت با استفاده از بذرهای استاندارد مرزه انجام شد. آماده‌سازی زمین شامل شخم، دیسک و تسطیح بود. کوددهی براساس تیمارها قبل از کاشت انجام شد. آبیاری تنها به صورت دیم (متکی به بارندگی) بود. نمونه‌برداری از برگ‌ها در مرحله گلدهی کامل انجام شد. صفات فیزیولوژیکی مورد اندازه‌گیری شامل محتوای نسبی آب برگ، میزان کلروفیل، پرولین، نشت الکترولیت، نشت یونی، مالون‌دی‌آلدئید و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز) بود. نمونه‌ها پس از برداشت، در آزمایشگاه‌ مورد سنجش قرار گرفتند تا اثر عوامل بر پارامترهای موردنظر ارزیابی شود. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS و مقایسه میانگین‌ها با آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال ۵% انجام شد.
نتایج: نتایج این پژوهش نشان داد که تراکم کاشت و تیمارهای کودی آلی تأثیر معنی‌داری بر صفات فیزیولوژیکی و فعالیت‌های دفاعی آنتی‌اکسیدانی گیاه مرزه (Satureja spicigera) در شرایط دیم دارند. بیشترین محتوای نسبی آب برگ (87.67%) و کمترین نشت الکترولیت (47.19%) در تیمار کود گاوی با تراکم پایین (2.67 بوته در مترمربع) مشاهده شد که بیانگر بهبود وضعیت آبی گیاه و پایداری غشای سلولی است. در مقابل، با افزایش تراکم کاشت، میزان کلروفیل و محتوای نسبی آب کاهش یافت، اما میزان پرولین، نشت الکترولیت (ELI) و مالون‌دی‌آلدئید (MDA) افزایش پیدا کرد که نشانه افزایش شدت تنش در شرایط تراکم بالاست. کاربرد کود گاوی و کاه غنی‌شده با سولفات آمونیوم موجب بهبود عملکرد فیزیولوژیکی گیاه و کاهش شاخص‌های تنش اکسیداتیو شد. این تیمارها با تقویت تنظیم اسمزی و حفاظت از غشای سلولی، به افزایش تحمل گیاه در برابر خشکی کمک کردند. جالب توجه اینکه بیشترین فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز در تیمار شاهد بدون کود با تراکم بالا مشاهده شد که بیانگر واکنش دفاعی شدید گیاه در شرایط تنش و کمبود مواد غذایی است. در مجموع، نتایج نشان می‌دهد که ترکیب بهینه کود آلی و تراکم مناسب کاشت می‌تواند با حفظ پایداری فیزیولوژیکی و کاهش آسیب‌های اکسیداتیو، به افزایش مقاومت گیاه در شرایط کم‌آبی کمک کرده و کیفیت عملکرد گیاه دارویی مرزه را بهبود ببخشد.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که گیاه مرزه از توانایی مطلوبی برای رشد و توسعه در شرایط دیم برخوردار است و ظرفیت قابل‌ توجهی در ارتقای فعالیت آنتی‌اکسیدانی از خود نشان می‌دهد. کاربرد ترکیبی کودهای دامی (به‌ویژه کود گاوی) همراه با تراکم مناسب کاشت، به‌عنوان یک راهکار مؤثر، سبب بهبود شاخص‌های فیزیولوژیکی، افزایش مقاومت به تنش‌های محیطی و تقویت سیستم دفاع آنزیمی گیاه می‌شود. پیاده‌سازی این یافته‌ها می‌تواند گامی مؤثر در جهت افزایش بهره‌وری، پایداری اکولوژیکی و امنیت غذایی در مناطق با محدودیت منابع آبی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Arnon, D.I., 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts: Polyphenol oxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24: 1-13.‏ http://dx.doi.org/10.1104/pp.24.1.1
- Asgharipour, M.R. and Rafiei, M., 2011. Effect of different organic amendments and drought on the growth and yield of basil in the greenhouse. Advances in Environmental Biology, 5(6): 1233-1239. https://scispace.com/journals/advances-in-environmental-biology-l7ecprnu/2011
- Ashraf, M.P.J.C. and Harris, P.J.C., 2004. Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Science, 166: 3-16.‏ https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2003.10.024
- Atik, A., 2013. Effects of planting density and treatment with vermicompost on the morphological characteristics of oriental beech (Fagus orientalis Lipsky.). Compost Science and Utilization, 21: 87-98. https://doi.org/10.1080/1065657X.2013.836066
- Aziz, E.E., Al-Amier, H. and Craker, L.E., 2008. Influence of salt stress on growth and essential oil production in peppermint, pennyroyal, and apple mint. Journal of Herbs, Spices and Medicinal Plants, 14(1-2): 77-87.‏ http://dx.doi.org/10.1080/10496470802341375
- Baher, Z.F., Mirza, M., Ghorbanli, M. and Bagher Rezaii, M., 2002. The influence of water stress on plant height, herbal and essential oil yield and composition in Satureja hortensis L. Flavour and Fragrance Journal, 17: 275-277. https://doi.org/10.1002/ffj.1097
- Bates, L.S., Walderen, R.D. and Taere, L.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil, 39: 205-207. http://dx.doi.org/10.1007/BF00018060
- Bender-Ozenç, D., 2008. Growth and transpiration of tomato seedlings grown in hazelnut husk compost under water deficit stress. Compost Science and Utilization, 16(2): 125-131. http://dx.doi.org/10.1080/1065657X.2008.10702367
- Borna, F., Nazeri, V., Ghaziani, F. and Shokrpour, M., 2021. Morphological and physiological response of some Iranian ecotypes of Leonurus cardiaca L. to drought stress. Journal of Horticulture and Postharvest Research, 4: 289-302. https://doi.org/10.22077/jhpr.2020.2918.1108
- Cham, R., Abtahi, S.A., Jafarinia, M. and Yasrebi, J., 2022. Physiological responses of Dracocephalum kotschyi Boiss. to drought stress and bio-fertilizers. South African Journal of Botany, 148(10): 180-189. http://dx.doi.org/10.1016/j.sajb.2022.04.008
- De La Rosa-Ibarra, M. and Maiti, R.K., 1995. Biochemical mechanism in glossy sorghum lines for resistance to salinity stress. Journal of Plant Physiology, 146: 515-519.‏ https://doi.org/10.1016/S0176-1617(11)82017-1
- Dhindsa, R.S., Plumb-Dhindsa, P. and Thorpe, T.A., 1981. Leaf senescence: Correlated with increased levels of membrane permeability and lipid peroxidation, and decreased levels of superoxide dismutase and catalase. Journal of Experimental botany, 32(1): 93-101.‏ http://dx.doi.org/10.1093/jxb/32.1.93
- Dien, D.C., Mochizuki, T. and Yamakawa, T., 2019. Effect of various drought stresses and subsequent recovery on proline, total soluble sugar and starch metabolisms in rice (Oryza sativa L.) varieties. Plant Production Science, 22: 530-545. https://doi.org/10.1080/1343943X.2019.1647787
- Du, Q., Jiang, M., Sun, S., Wang, L., Liu, S., Jiang, C. and Liu, C., 2022. The complete chloroplast genome sequence of Clerodendranthus spicatus, a medicinal plant for preventing and treating kidney diseases from Lamiaceae family. Molecular Biology Reports, 49: 3073-3083. https://doi.org/10.1007/s11033-022-07135-4
- Farahani, H.A., Valadabadi, S.A., Daneshian, J., Shiranirad, A.H. and Khalvati, M.A., 2009. Medicinal and aromatic plants farming under drought conditions. Journal of Horticulture and Forestry, 1(6): 086-092. https://doi.org/10.5897/JHF.9000075
- Gómez-Galera, S., Pelacho, A.M., Gené, A., Capell, T. and Christou, P., 2007. The genetic manipulation of medicinal and aromatic plants. Plant Cell Reports, 26(10): 1689-1715. http://dx.doi.org/10.1007/s00299-007-0384-x
- Hassan, E.A., Mohamed, N.H., Hamad, E.H. and Khater Rania, M.R., 2020. Response of black cumin (Nigella sativa L.) plants to the addition of natural fertilizers and the inoculation by bacteria mix and seaweed liquid extract. Archives of Agriculture Sciences Journal, 3: 1-15. http://dx.doi.org/10.21608/aasj.2020.103899
- Hassanpour, H. and Niknam, V., 2014. Investigation of drought stress effect on growth and antioxidant enzymes activity in Mentha pulegium L. Journal of Plant Process and Function, 3(8): 25-34. (In Persian) https://jispp.iut.ac.ir/article-1-159-en.pdf
- Hassanpour, H., Khavari-Nejad, R.A., Niknam, V., Najafi, F. and Razavi, K., 2012. Effects of penconazole and water deficit stress on physiological and antioxidative responses in pennyroyal (Mentha pulegium L.). Acta Physiologiae Plantarum, 34(4): 1537-1549. http://dx.doi.org/10.1007/s11738-012-0952-8
- Heath, R.L. and Packer, L., 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics, 125(1): 189-198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1
- Hemeda, H. and Klein, B., 1990. Effects of naturally occurring antioxidants on peroxidase activity of vegetable extracts. Journal of Food Science, 55(1): 184-185. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.1990.tb06048.x
- Inotai, K., Radácsi, P., Czövek, P., Sárosi, S., Ladányi, M. and Németh, É., 2012. Lipid peroxidation and changes in the activity of superoxide dismutase caused by water deficit in basil (Ocium basilicum L.) and savory (Satureja hortensis L.). The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 87(5): 499-503. https://doi.org/10.1080/14620316.2012.11512901
- Irrigoyen, J.H., Emerich, D.W. and Sanchez, M., 1992. Water stress induced changes in concentration of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa plant. Physiologia Plantarum, 84(1): 55-66. http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1992.tb08764.x
- Jami, M.G., Ghalavand, A., Modarres-Sanavy, S., Makhtassi-Bidgoli, A., Baghbani Arani, A. and Namdari, A., 2019. The response of quantitative and qualitative traits of sunflower seed to various nitrogen sources (organic and chemical fertilizers) and zeolite under different regimes of irrigation. Environmental Stresses in Crop Sciences, 12(1): 141-152. https://doi.org/10.22077/escs.2018.1297.1265
- Kazeminasab, A., Yarnia, M., Lebaschy, M.H., Mirshekari, B. and Rejali, F., 2016. The effect of vermicompost and PGPR on physiological traits of lemon balm (Melissa officinalis L.) plant under drought stress. Journal of Medicinal plants and By-products, 5(2): 135-144. https://doi.org/10.22092/jmpb.2016.109389
- Kadhim, A.J., 2021. Effect of biofertilizers and animal manure on morphophysiological characteristics and amount of coriander (Coriandrum sativum L.) essential oil under drought stress conditions. 2nd Virtual International Scintific Agrticultural Conference, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 735(1): 012047. http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/735/1/012047
- Khormizi, A.B., Hajati, M. and Aghamohammadi, M.R., 2013. An analytical method to parameter estimation by dynamic performance evaluation. International Journal of Energy and Power, 2(1): 1-7. https://www.airitilibrary.com/Article/Detail/P20150618003-201302-201509100009-201509100009-1-7
‏- Kheiri, A. and Toori, A., 2016. The most important medicinal plants for cultivation under dry farming condition. First National Conference on Medicinal Plants, Traditional Medicine and Organic Agriculture. Hamedan, 11 August: 8p. https://en.civilica.com/doc/330045/
- Lebaschi, M.H., Sharifi Ashoorabadi, E., Makizadeh Tafti, M., Asadi-Sanam, S. and Karimzadeh Asl, Kh., 2018. Effects of plant density on quantitative and qualitative yield of three Thymus species of in dry farming conditions of three provinces of Iran. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 33(6): 897-914. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2018.109432.1959
- Luo, Z., Liu, H., Li, W., Zhao, Q., Dai, J., Tian, L. and Dong, H., 2018. Effects of reduced nitrogen rate on cotton yield and nitrogen use efficiency as mediated by application mode or plant density. Field Crops Research, 218: 150-157. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2018.01.003.
- Markewich, H., Pell, A., Mbugua, D., Cherney, D., Van Es, H., Lehmann, J. and Robertson, J., 2010. Effects of storage methods on chemical composition of manure and manure decomposition in soil in small-scale Kenyan systems. Agriculture, Ecosystems and Environment, 139(1-2): 134-141. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2010.07.010
- Mehrabad Pour-Benab, S., Fabriki-Ourang, S. and Mehrabi, A.A., 2019. Expression of dehydrin and antioxidant genes and enzymatic antioxidant defense under drought stress in wild relatives of wheat. Biotechnology and Biotechnological Equipment, 33: 1063-1073. http://dx.doi.org/10.1080/13102818.2019.1638300
- Mendoza, N. and Silva, E.M.E., 2018. Introduction to phytochemicals: Secondary metabolites from plants with active principles for pharmacological importance: 25-47. In: Asao, T. and Asaduzzaman, M., (Eds.). Phytochemicals - Source of Antioxidants and Role in Disease Prevention. IntechOpen, London, 218p. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.78226
- Merati, M.J., Hassanpour, H., Niknam, V. and Mirmasoumi, M., 2014. Exogenous application of penconazole ‎regulates plant growth and antioxidative responses in salt-stressed Mentha pulegium L. Journal of Plant Interactions, 9: 791-801.‎ https://doi.org/10.1080/17429145.2014.948084
- Michel, J., Abd Rani, N.Z. and Husain, K., 2020. A review on the potential use of medicinal plants from Asteraceae and Lamiaceae plant family in cardiovascular diseases. Frontiers in Pharmacology, 11: 852-865. https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00852
- Mirjalili, A., Lebaschy, M.H., Ardakani, M.R., Hydari Sharifabad, H. and Mirza, M., 2020. Evaluation of morphological traits and yield of Satureja bachtiarica affected by density and organic fertilizers under dryland farming conditions. Iranian Journal of Field Crops Research, 18(3): 357-371. https://doi.org/10.22067/gsc.v18i3.86519
- Nayyar, H., 2003. Accumulation of osmolytes and osmotic adjustment in water-stressed wheat (Triticum aestivum) and maize (Zea mays) as affected by calcium and its antagonists. Environmental and Experimental Botany, 50(3): 253-264. http://dx.doi.org/10.1016/S0098-8472(03)00038-8
- Rasool, S., Ahmad, A., Siddiqi, T.O. and Ahmad, P., 2013. Changes in growth, lipid peroxidation and some key antioxidant enzymes in chickpea genotypes under salt stress. Acta Physiologiae Plantarum, 35(4): 1039-1050. http://dx.doi.org/10.1007/s11738-012-1142-4
- Rebey, I.B., Jabri-Karoui, I., Hamrouni-Sellami, I., Bourgou, S., Limam, F. and Marzouk, B., 2012. Effect of drought on the biochemical composition and antioxidant activities of cumin (Cuminum cyminum L.) seeds. Industrial Crops and Products, 36: 238-245.
- Saki, A., Mozafari, H., Karimzadeh Asl, K., Sani, B. and Mirza, M., 2019. Plant yield, antioxidant capacity and essential oil quality of Satureja mutica supplied with cattle manure and wheat straw in different plant densities. Journal of Communications in Soil Science and Plant Analysis, 50(1): 1670835. http://dx.doi.org/10.1080/00103624.2019.1670835
- Sánchez, F.J., Manzanares, M., de Andres, E.F., Tenorio, J.L. and Ayerbe, L., 1998. Turgor maintenance, osmotic adjustment and soluble sugar and proline accumulation in 49 pea cultivars in response to water stress. Field Crops Research, 59(3): 225-235.‏ https://doi.org/10.1016%2FS0378-4290%2898%2900125-7
- Sefidkon, F. and Emami Bistgani, Z., 2021. Integrative review on ethnobotany, essential oil, phytochemical, agronomy, molecular and pharmacological properties of Satureja species. Journal of Essential Oil Research, 33: 114-132. http://dx.doi.org/10.1080/10412905.2021.1885512
- Shakoi, M., Abasi, H.R. and Aliha, M., 2005. Soil formation and development in Homand range research station. Iranian Journal of Range and Desert Research, 12(4): 376-394. In persian https://ijrdr.areeo.ac.ir/article_119558_415e40dde748929f024c346601793b1a.pdf?lang=en
- Sharma, P., Jha, A.B., Dubey, R.S. and Pessarakli, M., 2012. Reactive oxygen species, oxidative damage, and antioxidative defense mechanism in plants under stressful conditions. Journal of Botany, 3: 11-24.‏ http://dx.doi.org/10.1155/2012/217037
- Tawfik, K.M., 2008. Evaluating the use of rhizobacterin on cowpea plants grown under salt stress. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 4: 26-33.‏ http://www.aensiweb.net/AENSIWEB/rjabs/rjabs/2008/26-33.pdf
- Verma, R.K., Verma, R.S., Amit, C., Anand, S. and Alok, K., 2010. Effect of nitrogen and phosphorus levels on plant growth and yield attributes of clary sage (Salvia sclarea L.). International Journal of Agronomy and Plant Production, 1: 129-137. https://www.cabidigitallibrary.org/doi/pdf/10.5555/20123384688
- Yousefi, B., Sefidkon, F., Khamisabadi, H. and Jalilian, N., 2021. Chemical compounds of essential oil in Satureja mutica and Satureja spicigera under dry farming: extraction, identification and comparison. Journal of Medicinal Herbs, 12: 75-81. https://doi.org/10.30495/medherb.2021.689109
- Zhanassova, K., Kurmanbayeva, A., Gadilgereyeva, B., Yermukhambetova, R., Iksat, N., Amanbayeva, U. and Masalimov, Z., 2021. ROS status and antioxidant enzyme activities in response to combined temperature and drought stresses in barley. Acta Physiologiae Plantarum, 43(8): 114. http://dx.doi.org/10.1007/s11738-021-03281-7