همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- دانشجوی دکترای فیزیولوژی گیاهی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا

10.22092/ijmapr.2024.131923

چکیده

سابقه و هدف: مرزه خزنده (Satureja spicigera (C. Koch) Boiss.) گیاهی دارویی و چند ساله است که در شمال و شمال‌غرب ایران رویش دارد. اسانس این گیاه خاصیت آنتی‌بیوتیک دارد و در تهیه داروهای گیاهی، فراورده‌های غذایی و بهداشتی استفاده می‌شود. تنش شوری اثرهای نامطلوبی بر فرایندهای فتوسنتزی و رشد و عملکرد گیاه دارد. اسید سالیسیلیک از طریق تنظیم بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیکی و آنزیمی از گیاهان در برابر تنش محافظت می‌کند. تاکنون اطلاعات چندانی در مورد تأثیر اسید سالیسیلیک در شرایط تنش شوری بر صفات مورفولوژیکی، عملکردی و فیزیولوژیکی مرزه خزنده منتشر نشده است.
مواد و روش‌ها: این آزمایش در قالب طرح فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با چهار سطح شوری (صفر، 50، 100 و 150 میلی‌مولار) و 2 سطح اسید سالیسیلیک (صفر و 2 میلی‌مولار) در 3 تکرار در سال 1398 در گلخانه مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کرمانشاه اجرا شد. صفات فلورسانس کلروفیل، شـاخص کلروفیـل، محتوای پرولین برگ، پروتئین محلول، ارتفاع گیاه، سطح برگ، وزن تر برگ، وزن تر ریشه، وزن ‌تر اندام هوایی، وزن خشک برگ، وزن خشک ریشه، وزن خشک اندام هوایی، محتوای آب نسبی و هدایت الکتریکی برگ اندازه‌گیری شد. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها توسط نرم‌افزار IBM SPSS Statistics (Ver. 26) انجام شد. مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون دانکن در سطح 5% انجام گردید.
نتایج: بیشترین ارتفاع گیاه (92.7 سانتی‌متر)، سطح برگ (0.8 سانتی‌متر مربع)، وزن تازه اندام هوایی (26.8 گرم) و وزن خشک اندام هوایی (9.1 گرم) در تیمار نمک طعام صفر میلی‌مولار + اسید سالیسیلیک 2 میلی‌مولار به‌دست آمد. بیشترین وزن تر برگ (13.4 میلی‌گرم)، بیشترین وزن خشک برگ (2.5 میلی‌گرم) و بیشترین عملکرد کوانتومی فتوسیستم II (0.80) در تیمار نمک طعام 50 میلی‌مولار + اسید سالیسیلیک 2 میلی‌مولار مشاهده شد. بیشترین وزن تر ریشه (27.3 گرم)، بیشترین وزن خشک ریشه (4.3 گرم)، بیشترین شاخص فتوسنتزی (36.9) و بیشترین محتوای آب نسبی (91.7%) در تیمار شاهد نمک به‌دست آمد. بیشترین محتوای پرولین (12.7 میکروگرم بر گرم) در تیمار 150 میلی‌مولار نمک طعام مشاهده شد. بیشترین پروتئین محلول (1.1 میلی‌گرم بر گرم) در تیمار 100 میلی‌گرم نمک طعام + اسید سالیسیلیک 2 میلی‌مولار مشاهده شد. کاربرد اسید سالیسیلیک 2 میلی‌مولار در شرایط تنش شوری ارتفاع گیاه (16.3%)، سطح برگ (18.6%)، وزن تازه برگ (17.3%)، وزن تازه اندام هوایی (35.4%)، وزن خشک اندام هوایی (35.7%)، محتوای آب نسبی (8.4%) و پروتئین محلول را 41.4% افزایش داد ولی محتوای پرولین (41.4%) و هدایت الکتریکی (49.4%) را کاهش داد.
نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که استفاده از سالسیلیک اسید در شرایط تنش شوری موجب بروز تغییراتی در برخی ویژگی‌های مرفوفیزیولوژیکی، عملکردی، فتوسنتزی و بیوشیمیایی گیاه مرزه خزنده می‌‌شود. افزایش شوری صفات رویشی و عملکردی گیاه و نیز برخی صفات فتوسنتزی و فیزیولوژیکی را کاهش داد ولی میزان تنظیم‌کننده‌های اسمزی از قبیل پرولین و پروتئین را افزایش داد. کاربرد سالیسیلیک اسید 2 میلی‌مولار توانست برخی اثرهای مخرب شوری را در گیاه مرزه خزنده بهبود ببخشد، به‌طوری‌که گیاهان تیمار شده با اسید سالیسیلیک نسبت به گیاهانی که تحت تنش شوری بودند ولی اسید سالیسیلیک دریافت نکردند، مقاومت بیشتری به شوری نشان دادند و رشد بهتری داشتند. براساس نتایج این تحقیق، کشت این گیاه در خاک‌های با شوری بیشتر از 100 میلی‌مولار توصیه نمی‌شود. همچنین در صورت کاشت مرزه خزنده در خاک‌های با شوری کمتر از 100 میلی‌مولار، می‌توان از اسید سالیسیلیک 2 میلی‌مولار به صورت محلول‌پاشی برگی برای رشد بهتر گیاه و افزایش درآمد زارعان بیشتر استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

- Andalibi, L., Ghorbani, A., Moameri, M., Hazbavi, Z., Nothdurft, A., Jafari R. and Dadjou, F., 2021. Leaf area index variations in ecoregions of Ardabil province, Iran. Remote Sensing, 13: 2879.
- Arfan, M., Athar, H.R. and Ashraf, M., 2007. Does exogenous application of salicylic acid through the rooting medium modulate growth and photosynthetic capacity in two differently adapted spring wheat cultivars under salt stress? Journal of Plant Physiology, 164: 685-694.
- Arif, Y., Singh, P., Siddiqui, H., Bajguz, A. and Hayat, S., 2020. Salinity induced physiological and biochemical changes in plants: An omic approach towards salt stress tolerance. Plant Physiology and Biochemistry, 156: 64-77.
- Arvin, P. and Firuzeh, R., 2021. Effects of salinity stress on physiological and biochemical traits of some fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) populations. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 37(5): 822-837.
- Ashraf, M. and Harris, P.J.C., 2013. Photosynthesis under stressful environments: An overview. Photosynthetica, 51(2): 163-90.
- Athar, H., Zulfiqar, F., Moosa, A., Ashraf, M., Zafar, Z.U., Zhang, L., Ahmed, N., Kalaji, H.M., Nafees, M., Hossain, M.A., Islam, M.S., El Sabagh, A. and Siddique, K.H.M., 2022. Salt stress proteins in plants: An overview. Frontiers in Plant Science, 13: 999058.
- Bagautdinova, Z.Z., Omelyanchuk, N., Tyapkin, A.V., Kovrizhnykh, V.V., Lavrekha, V.V. and Zemlyanskaya, E.V., 2022. Salicylic acid in root growth and development. International Journal of Moleculare Sciences, 23(4): 2228.
- Baghizadeh, A., Salarizadeh, M.R. and Abaasi. F., 2014. Effects of salicylic acid on some physiological and biochemical parameters of Brassica napus L. (canola) under salt stress. International Journal of Agricultural Sciences, 4(2):147-52.
- Banakar, M.H., Amiri, H., Ranjbar, G.H. and Sarafraz Ardakani, M.R., 2021. Effect of salt stress on some morphological traits of fenugreek and determination of the salt tolerance threshold at vegetative stage using some experimental models. Environmental Stresses in Crop Sciences, 14(4): 1081-1103.
- Bates, L., Waldren, R. and Teare, I., 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39: 205-207.
- Bertamini, M., Grando, M., Zocca, P., Pedrotti, M., Lorenzi, S. and Cappellin, L., 2019. Linking monoterpenes and abiotic stress resistance in grapevines. BIO Web of Conferences, 13: 01003.
- Betzen, B., Smart, C., Maricle, K. and Maricle, B., 2019. Effects of increasing salinity on photosynthesis and plant water potential in Kansas salt marsh species. Transactions of the Kansas Academy of Science, 122: 49.
- Bian, S. and Jiang, Y., 2009. Reactive oxygen species, antioxidant enzyme activities and gene expression patterns in leaves and roots of Kentucky bluegrass in response to drought stress and recovery. Scientia Horticulturae, 120: 264-270.
- Bilger, W. and Björkman, O., 1990. Role of the xanthophyll cycle in photoprotection elucidated by measurements of light-induced absorbance changes, fluorescence and photosynthesis in leaves of hedera canariensis. Photosynthetic Research, 25: 173-185.
- Blum, A. and Ebercom, A., 1981. Cell membrane stability as a measure of drought and heat tolerance in wheat. Crop Sciences, 21: 43-47.
- Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 7291(2): 248-254.
- Daneshmand, F. and Arvin, M.J., 2011. Response of Potato Species to Salt and Osmotic Stress in Vitro and the Role of Acetylsalicylic Acid: Non-Enzymatic Antioxidants. Iranian Journal of Plant Physiology, 1: 285-300.
- Davis, P., 1982. Flora of turkey (S. spicigera (C. Koch) Boiss.). Edinburgh university press, Scotland, UK, volume 7, 320-321.
- Dehestani Ardakani, M., Ghatei, P., Gholamnezhad, J., Momenpour, A. and Fakharipour Charkhabi, Z., 2021. Improving growth and physiological chracteristics in salt stressed lantana (Lantana camara Linn.) by application of exogenous salicylic acid. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 31(4): 95-115.
- Dong, Y.J., Jinc, S.S., Liu, S., Xu, L.L. and Kong, J., 2014. Effects of exogenous nitric oxide on growth of cotton seedlings under NaCl stress. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 14(1): 1-13.
- El-Hendawy, S.E., Hu, Y., Yakout, G.M., Awad, A.M., Hafiz, S.E. and Schmidhalter, U., 2005. Evaluating salt tolerance of wheat genotypes using multiple parameters. European Journal of Agronomy, 22: 243-253.
- Fujikura, U., Kazune, E., Horiguchi, G., Seo, M., Yuri, K., Yuji K. and Lenhard, M. 2020. Suppression of class I compensated cell enlargement by xs2 mutation is mediated by salicylic acid signaling. PLoS Genetics, 16: e1008873.
- Guo, R., Yang, Z., Li, F., Yan, C., Zhong, X., Liu, Q., Xia, X., Li, H. and Zhao, L., 2015. Comparative metabolic responses and adaptive strategies of wheat (Triticum aestivum) to salt and alkali stress. BMC Plant Biology, 15: 170.
- Hajiboland, R., Keyvanfar, N., Joudmand, A., Rezaee, H. and Yousefnejad, M., 2015. Effect of selenium treatment on drought tolerance of canola plants. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 27(4): 557-568.
- Harati, E., Kashefi, B. and Matinzadeh, M., 2015. Investigation reducing detrimental effects of salt stress on morphological and physiological traits of (Thymus vulgaris) by application of salicylic acid. Iranian Journal of Plant Physiology, 5(3): 1383-1391.
- Hassanpouraghdam, M.B., Mohammadi, L., Gohari, G. and Vojodi Mehrabani, L., 2022. The effects of foliar application of chitosan-salicylic acid nanocomposite on Mentha spicata L. under salinity stress in hydroponic conditions. Journal of Vegetables Sciences, 5(2): 35-51.
- Hasanuzzaman, M. and Fujita, M., 2013. Exogenous sodium nitroprusside alleviates arsenic-induced oxidative stress in wheat (Triticum aestivum L.) seedlings by enhancing antioxidant defense and glyoxalase system. Ecotoxicology, 22(3): 584-96.
- Jayakannan, M., Bose, J., Babourina, O., Rengel, Z. and Shabala, S., 2013. Salicylic acid improves salinity tolerance in Arabidopsis by restoring membrane potential and preventing salt-induced K+ loss via a GORK channel. Journal of Experimental Botany, 64: 2255-2268.
- Kaur, G. and Asthir, B., 2015. Proline: a key player in plant abiotic stress tolerance. Biologia Plantarum, 59(4): 609-619.
- Kaya, C., Higgs, D., Ashraf, M., Alyemeni, M.N. and Ahmad, P., 2020. Integrative roles of nitric oxide and hydrogen sulfide in melatonin-induced tolerance of pepper (Capsicum annuum L.) plants to iron deficiency and salt stress alone or in combination. Physiologia Plantarum, 168(2): 256-277.
- Kadioglu, A., Saruhan, N., Sağlam, A., Terzi, R. and Acet, T., 2011. Exogenous salicylic acid alleviates effects of 554 long term drought stress and delays leaf rolling by inducing antioxidant system. Plant Growth Regulation, 64: 27-37.
- Khan, M.I.R., Asgher, M. and Khan, N.A., 2014. Alleviation of salt-induced photosynthesis and growth inhibition by salicylic acid involves glycinebetaine and ethylene in mungbean (Vigna radiata L.). Plant Physiology and Biochemistry, 80: 67-74.
- Khan, M.I.R., Fatma, M., Per, T.S., Anjum, N.A. and Khan, N.A., 2015. Salicylic acid-induced abiotic stress tolerance and underlying mechanisms in plants. Frontiers in plant science, 6: 462.
- Kovácik, J., Grúz, J., Backor, M., Strnad, M. and Repcák, M., 2008. Salicylic acid-induced changes to growth and phenolic metabolism in Matricaria chamomilla plants. Plant cell reports, 28: 135-143.
- Kocheva, K., Lambrev, P., Georgiev, G., Goltsev, V. and Karabaliev, M., 2004. Evaluatlon of chlorophyll fluorescence and membrane injury in the leaves of barley cultivars under osmotic stress. Bioelectrochemistry, 63: 124-127.
- Kwon, E.H., Adhikari, A., Imran, M., Lee, D.S., Lee, C.Y., Kang, S.M. and Lee, I.J., 2023. Exogenous SA Applications Alleviate Salinity Stress via Physiological and Biochemical changes in St John’s Wort Plants. Plants, 12(2): 310.
- Kumar, S., Ahanger, M.A., Alshaya, H., Latief Jan, B. and Yerramilli, V., 2022. Salicylic acid mitigates salt induced toxicity through the modifications of biochemical attributes and some key antioxidants in Capsicum annuum. Saudi Journal of Biological Sciences, 29(3): 1337-1347.
- Li, A., Sun, X. and Liu, L., 2022. Action of salicylic acid on plant growth. Frontiers in Plant Science, 13: 878076. doi: 10.3389/fpls.2022.878076
- Ma, X., Zheng, J., Zhang, X., Hu, Q. and Qian, R., 2017. Salicylic acid alleviates the adverse effects of salt stress on Dianthus superbus (Caryophyllaceae) by activating photosynthesis, protecting morphological structure, and enhancing the antioxidant system. Frontiers Plant Science, 21(8): 600.
- Maxwell, K. and Johnson, G.N., 2000. Chlorophyll fluorescence- a practical guide. Journal of Experimental Botany, 51: 659-668.
- Menezes, R.V., Azevedo Neto, A.D., Oliveira Ribeiro, M. and Watanabe Cova, A.M., 2017. Growth and contents of organic and inorganic solutes in amaranth under salt stress. Agropecuária Tropical Goiania, 47: 22-30.
- Miteva, T.S., Zhelev, N.Z.h. and Popova, L.P., 1992. Effect of salinity on the synthesis of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase in barley leaves. Journal of Plant Physiology, 140: 46-51.
- Miura, K. and Tada, Y., 2014. Regulation of water, salinity, and cold stress responses by salicylic acid. Frontiers Plant Science, 5, 00004.
- Mohammadi, H., Hazrati, S. and Parviz, L., 2023. Morphophysiological and biochemical response of savory medicinal plant using silicon under salt stress. Pobrane z czasopisma Annales C- Biologia, 2: 29-40.
- Mohamadi Cheraghabadi, M., Roshanfekr, H., Hasibi, P. and Mesgarbashi, M., 2015. Evaluation of the effect of salinity stress on chlorophyll fluorescence of two sugar beet cultivars (Beta vulgaris L.) in foliar application of salicylate. Iranian Agricultural Research Journal, 13(2): 349-357.
- Mohammadian, R., Rahimian, H., Moghaddam, H. and Sadeghian, S.Y., 2003. The effect of early season drought on chlorophyll a fluorescence in sugar beet (Beta vulgaris L.). Pakistan Journal of Biological Science, 6: 1763-1769.
- Montanari, M., Degl’Innocenti, E., Maggini, R., Pacifici, S., Pardossiand, A. and Guidi, L., 2008. Effect of nitrate fertilization and saline stress on the contents of active constituents of Echinacea angustifolia DC. Food Chemistry, 107: 1461-1466.
- Mushtaq, Z., Faizan, S., Gulzar, B., Mushtaq, H., Bushra, S., Hussain, A. and Hakeem, K., 2022. Changes in Growth, Photosynthetic Pigments, Cell Viability, Lipid Peroxidation and Antioxidant Defense System in Two Varieties of Chickpea (Cicer arietinum L.) Subjected to Salinity Stress. Phyton, 91(1); 16231.
- Nazar, R., Umar, S. and Khan, N.A., 2015a. Exogenous salicylic acid improves photosynthesis and growth through increase in ascorbate-glutathione metabolism and S assimilation in mustard under salt stress. Plant Signaling Behavior, 10(3): e1003751.
- Nazar, R., Umar, S., Khan, N.A. and Sareer, O., 2015b. Salicylic acid supplementation improves photosynthesis and growth in mustard through changes in proline accumulation and ethylene formation under drought stress. South African Journal of Botany, 98(15): 84-94.
- Ngom, B., Sarr, I., Kimatu, J., Mamati, E. and Kane, N.A., 2017. Genome-wide analysis of cytosine DNA methylation revealed salicylic acid promotes defense pathways over seedling development in pearl millet. Plant Signaling Behavior, 12: e1356967.
- Noreen, S., Ashraf, M. and Akram, N.A., 2012. Does exogenous application of salicylic acid improve growth and some key physiological attributes in sunflower plants subjected to salt stress? Journal of Applied Botanic and Food Quality, 84: 169.
- Palma, F., López-Gómez, M., Tejera, N.A. and Lluch, C., 2013. Salicylic acid improves the salinity tolerance of Medicago sativa in symbiosis with Sinorhizobium meliloti by preventing nitrogen fixation inhibition. Plant Science, 208: 75-82.
- Pasternak, T., Groot, E.P., Kazantsev, F.V., Teale, W., Omelyanchuk, N., Kovrizhnykh, V., Palme, K. and Mironova, V.V., 2019. Salicylic acid affects root meristem patterning via auxin distribution in a concentration-dependent manner. Plant Physiology, 180: 1725-1739.
- Pokotylo, I., Hodges, M., Kravets, V. and Ruelland, E., 2022. A ménage à trois: salicylic acid, growth inhibition, and immunity. Trends in Plant Science, 27(5): 460-471.
- Pourghadir, M., Mirjalili, S.A., Mohammadi Torkashvand, A. and Moradi, P., 2021. Growth, essential oil yield and components of summer savory (Satureja hortensis L.) influenced by Salicylic acid and Proline, Iranian Journal of Plant Physiology, 11: 3863-3872.
- Rostami, M., 2018. Effect of salinity stress and salicylic acid on physiological characteristics of Lallemantia royleana. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 31(2): 208-220.
- Saadatfar, A. and Hossein Jafari, S., 2022. The effect of methyl jasmonate on morpho-physiological and biochemical parameters and mineral contents in Satureja khuzistanica Jamzad under salinity stress. Journal of Medicinal Plants, 21(84): 7-99.
- Setayesh-mehr, Z. and Ganjali, A., 2013. The effects of drought on growth and physiological characteristics of dill (Anethum graveolens L.). Journal of Horticultural Science, 27(1): 27-35.
- Steduto, P., Albrizio, R., Giorio, P. and Sorrentino, G., 2000. Gas exchange response and stomatal and non-stomatal limitations to carbon assimilation of sunflower under salinity. Environmental and Experimental Botany, 44: 243-255.
- Su, J.J., Wu, S., Xu, Z.J., Qiu, S., Luo, T.T., Yang, Y.M., Chen, Q.T., Xia, Y.Y., Zou, S., Huang, B.L. and Huang, B.Q., 2013. Comparison of salt tolerance in Brassicas and some related species. American Journal of Plant Sciences, 4: 1911-1917.
- Turan, S. and Tripathy, B.C., 2013. Salt and genotype impact on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in two rice cultivars during de-etiolation. Protoplasma, 250: 209-222.
- Wang, L., Pan, D., Li, J., Tan, F., Hoffmann-Benning, S., Liang, W. and Chen, W., 2015. Proteomic analysis of changes in the Kandelia candel chloroplast proteins reveals pathways associated with salt tolerance. Plant Science, 231: 159-72.
- Wang, Z., Rong, D., Chen, D., Xiao, Y., Liu, R., Wu, S. and Yamamuro, Ch., 2021. Salicylic acid promotes quiescent center cell division through ROS accumulation and down-regulation of PLT1, PLT2, and WOX5. Journal of Integrative Plant Biology, 63: 583-596.
- Yousefi, B., Sefidkon, F. and Safari, H., 2023. Evaluation of essential oil in Satureja spicigera (C. Koch) Boiss. in dry farming under the effect of different organic fertilizers and plant densities. International Journal of Horticultural Science and Technology, 10(3): 319-332.
- Xu, L., Zhao, H., Ruan, W., Deng, M., Wang, F., Peng, J., Luo, J., Chen, Z. and Yi, K., 2017. Abnormal inflorescence meristem1 functions in salicylic acid biosynthesis to maintain proper reactive oxygen species levels for root meristem activity in Rice. Plant Cell, 29: 560-574.
- Zarei, B., Fazeli, A. and Tahmasebi, Z., 2019. Salicylic acid in reducing effect of salinity on some growth parameters of Black cumin (Nigella sativa). Plant Process and Function, 8(29): 287-298.
- Zhang, L., Zhao, H.X., Fan, X., Wang, M., Ding, C., Yang R.W., Yin, Zh.Q., Xie, X.L., Zhou, Y.H. and Wan, D.G., 2012. Genetic diversity among Salvia miltiorrhiza Bunge and related species inferred from nrDNA ITS sequences. Turkish Journal of Biology, 36(3): 319-326.