همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

2 دانشگاه لرستان

3 دانشیار، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

4 استادیار، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران.

10.22092/ijmapr.2026.368929.3530

چکیده

سابقه و هدف: تنش خشکی را می‌توان فقدان آب کافی مورد نیاز برای رشد طبیعی و تکمیل چرخه زندگی گیاه تعریف کرد که روی فرایندهای رشد و نمو مؤثر است و به‌صورت تغییرات بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی بروز می‌کند. یافتن راهکارهای مدیریتی مناسب برای کاهش آثار ناشی از تنش خشکی، زمینه را برای افزایش عملکرد و کیفیت گیاه فراهم خواهد کرد. از سویی، تاکنون تأثیر اعمال تعدیل‎کننده‎های اثر تنش مانند نانو کلرید و کربنات کلسیم بر خصوصیات گیاه شمعدانی عطری ارزیابی نشده است. ازاین‌رو، این پژوهش با هدف بررسی تأثیر محلول‌پاشی مواد نانو و بالک کلرید کلسیم و کربنات کلسیم بر ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی، میزان و عملکرد اسانس شمعدانی عطری در شرایط تنش خشکی انجام شده است.
مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در سال 1402 در دانشگاه لرستان به‌صورت گلدانی در فضای گلخانه انجام شد. فاکتور اول شامل کم‌آبیاری در دو سطح شاهد (80 درصد آب قابل دسترس) و تنش (20 درصد آب قابل دسترس) و فاکتور دوم کلرید و کربنات کلسیم به صورت بالک و نانو هریک با غلظت‌های 5، 10 و 15 میلی‌مولار به‌همراه شاهد (صفر میلی‌مولار) اعمال شد. ابتدا قلمه‌های ریشه‌دار شمعدانی عطری در گلدان‌هایی با قطر دهانه 15 سانتی‌متر کاشته شدند. بعد از کشت قلمه‌ها تا استقرار کامل گیاه، هر گلدان به‌طور عادی آبیاری و بعد محلول‌پاشی منابع مختلف کلسیم هر دو هفته یکبار و جمعاً 10 نوبت انجام شد. بعد از اولین محلول‌پاشی، تیمارهای خشکی (برحسب دور آبیاری) اعمال شد. به‎منظور اندازه‌گیری وزن تر و خشک شاخساره در اواخر دوره آزمایش (150 روز پس از کاشت قلمه ریشه‌دار در گلدان)، قسمت‌های هوایی از سطح خاک گلدان برداشت و بلافاصله وزن تر هر بخش (برگ، ساقه) به‎صورت جداگانه اندازه‌گیری شد. سپس وزن تر نمونه‌ها جداگانه در شرایط سایه خشک و برای ثبت وزن خشک دوباره توزین شدند. استخراج اسانس از برگ خشک و خرد شده با استفاده از روش تقطیر با آب و توسط دستگاه کلونجر و به‌مدت 3 ساعت انجام شد. برای سنجش فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات پروکسیداز و سوپراکسیددیسموتاز از برگ تازه نمونه‌های فریز شده عصاره‌گیری انجام و با کمک دستگاه اسپکتوفتومتر قرائت شد.
نتایج: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که بیشتر ویژگی‎های تحت تأثیر تنش کم‌آبیاری، کلسیم و اثر متقابل کلسیم × کم‌آبیاری در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار شد. کاربرد 10 میلی‌مولار کربنات کلسیم در آبیاری 80 درصد آب قابل دسترس باعث افزایش (97.89 درصد) میزان فعالیت آنزیم کاتالاز نسبت به شاهد شد که با محلول‌پاشی 15 میلی‌مولار نانوکربنات کلسیم در همین سطح آبیاری و با محلول‌پاشی 15 میلی‌مولار نانوکربنات کلسیم در آبیاری 20 درصد آب قابل دسترس اختلاف معنی‌داری نداشت. کاربرد نانوکربنات کلسیم 15 میلی‌مولار در آبیاری 80 و 20 درصد آب قابل دسترس به ترتیب باعث افزایش 72.34 و 15.48 درصد فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز نسبت به شاهد (عدم محلول‌پاشی در همین سطح آبیاری‌ها) شد. همچنین کاربرد نانوکربنات کلسیم و نانو کلرید کلسیم 15 میلی‌مولار در آبیاری 80 و 20 درصد آب قابل دسترس به ترتیب باعث افزایش 50.37 و 39 درصدی مقدار فلاونوئید نسبت به شاهد گردید. کاربرد 15 میلی‌مولار کلرید کلسیم در آبیاری 80 درصد آب قابل دسترس باعث افزایش 56.86 درصد عملکرد اسانس نسبت به شاهد شد که با کاربرد 10 و 15 میلی‌مولار نانو کلرید کلسیم در همین سطح آبیاری اختلاف معنی‌داری نداشت. تیمار آبیاری 20 درصد آب قابل دسترس باعث کاهش عملکرد اسانس شد. همچنین، کاربرد نانوکربنات کلسیم 15 میلی‌مولار در آبیاری 20 درصد آب قابل دسترس باعث افزایش 80.95 درصد عملکرد اسانس نسبت به شاهد شد که با 10 و 15 میلی‌مولار نانو کلرید کلسیم در همین سطح آبیاری اختلاف معنی‌داری نداشت.
نتیجه‌گیری: کاربرد مواد کلسیم‌دار نانو و بالک اثر مثبتی بر ویژگی‌های آنزیمی، آنتی‌اکسیدان، میزان و عملکرد اسانس شمعدانی عطری در شرایط تنش و کم‌آبیاری داشت. بهترین تیمار در این پژوهش برای مقاومت به تنش خشکی گیاه شمعدانی معطر، غلظت 15 میلی‌مولار نانوکربنات کلسیم بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

- Abeed, A.H.A., AL-Huqail, A.A., Albalawi, S., Alghamdi, S.A., Ali, B., Alghanem, S.M.S., Al-Haithloul, H.A.S., Amro, A., Tammam, S.A. and El-Mahdy, M.T., 2023. Calcium nanoparticles mitigate severe salt stress in Solanum lycopersicon by instigating the antioxidant defense system and renovating the protein profile. South African Journal of Botany, 161: 36-52. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2023.08.005
- Adams, R.P., 2001. Identification of essential  oil components by gas chromatography/quadrupole mass spectroscopy. Carol Stream, Allured Publishing Corporation, USA. https://doi. org/10.1021/jasms.8b01049
- Aghdam, M.S., Dokhanieh, A.Y., Hassanpour, H. and Fard, J.R., 2013. Enhancement of antioxidant capacity of cornelian cherry (Cornus mas) fruit  by postharvest calcium treatment. Scientia Horticulturae, 161: 160-164. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.07.006
- Akhtar, N., Ilyas, N., Arshad, M., Meraj, T.A., Hefft, D.I., Jan, B.L. and Ahmad, P., 2022. The impact of calcium, potassium, and boron application on the growth and yield characteristics of durum wheat under drought conditions. Agronomy, 12(8): 1917. https://doi.org/10.3390/agronomy12081917
- Amani Machiani, M., Javanmard, A., Morshedloo, M.R. and Maggi, F., 2018. Evaluation of competition, essential oil quality and quantity of peppermint intercropped with soybean. Industrial Crops and Products, 111: 743-754. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.11.052
- Anjum, S.A., Ashraf, U., Zohaib, A., Tanveer, M., Naeem, M., Ali, I. and Nazir, U., 2017. Growth and developmental responses of crop plants under water deficit: A review. Zemdirbyste-Agriculture, 104: 267-276, https://doi.org/ 10.13080/z-a.2017.104.034
- Ayyaz, A., Fang, R., Ma, J., Hannan, F., Huang, Q., Sun, Y., Javed, M., Ali, S., Zhou, W. and
Farooq, M.A., 2022. Calcium nanoparticles  (Ca-NPs) improve drought stress tolerance in Brassica napus by modulating the photosystem II, nutrient acquisition and antioxidant
performance. NanoImpact, 28: 100423. https://doi.org/10.1016/j.impact.2022.100423
- Badihi, L., Gerami, M., Akbarinodeh, D., Shokrzadeh, M. and Ramezani, M., 2021. Physio-chemical responses of exogenous calcium nanoparticle and putrescine polyamine in saffron (Crocus sativus L.). Physiology and Molecular Biology of Plants, 27(1): 119-133. https://doi.org/10.1007/s12298-020-00923-x
- Balantic, K., Weiss, V.U., Allmaier, G. and Kramar, P., 2022. Calcium ion effect on phospholipid bilayers as cell membrane analogues. Bioelectrochemistry, 143: 107988. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2021.107988
- Benzie, I.F. and Strain, J., 1996. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as measure of ‘antioxidant power’: The FRAP assay. Analytical Biochemistry, 239: 70-76. https://doi.org/10.1006/abio.1996.0292
- Castaneda, P. and Pérez L.M., 1996. Calcium ions promote the response of citrus limon against fungal elicitors or wounding. Phytochemistry, 42(3): 595-598. https://doi.org/10.1016/0031-9422(95)00981-7
- Chao, Y.Y., Wang, W.J. and Liu, Y.T., 2021. Effect of calcium on the growth of djulis (Chenopodium formosanum Koidz.) sprouts. Agronomy, 11: 82. https://doi.org/10.3390/agron omy11010082
- Dale, S., Jerome, P., Colin, B. and Harper, J.F., 2002. Calcium at the crossroads of signaling. Plant Cell, 14 Suppl(Suppl): S401-417. https://doi:10.1105/tpc.002899
- Dutilleul, C., Garmier, M., Noctor, G., Mathieu, C., Chétrit, P., Foyer, C.H. and De Paepe, R., 2003. Leaf mitochondria modulate whole cell redox homeostasis, set antioxidant capacity, and determine stress resistance through altered signaling and diurnal regulation. The Plant Cell, 15(5): 1212-1226. https://doi.org/10.1105/tpc.009464
- Dvorak, P., Krasylenko, Y., Zeiner, A., Samaj, J. and Takac, T., 2021. Signaling toward reactive
oxygen species-scavenging enzymes in plants. Frontiers in Plant Science, 11: 618835. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.618835
- Eiasu, B.K., Steyn, J.M. and Soundy, P., 2012. Physiomorphological response of rose-scented geranium (Pelargonium spp.) to irrigation frequency. South African Journal of Botany, 78: 96-103. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2011.05.013
- Farhoudi, R., Mehrnia, M.A. and Lee, D.J., 2017. Antioxidant activities and bioactive compounds of five Jalopeno pepper (Capsicum annuum) cultivars. Natural Product Research, 6: 1-4. https://doi.org/10.1080/14786419.2017.1410801
- Feier, R., Sireteanu Cucui, R.M., Ratiu, R.F., Baciu, D., Galea, C., Sachelarie, L., Nistor, C., Cocos, D., Hurjui, L.L. and Cernei, E.R., 2023. Comparative study of ozonated olive oil and extra virgin olive oil effects on oral hygiene. Applied Sciences, 13(5): 2831. https://doi.org/10.3390/app13052831
- Gallego, S.M., Benavı́des, M.P. and Tomaro, M.L., 1996. Effect of heavy metal ion excess on
sunflower leaves: evidence for involvement of oxidative stress. Plant Science, 121: 151e159. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(96)04528-1
- Hassani, A., 2006. Effect of water deficit stress on growth, yield and essential oil content of Dracocephalum moldavica. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 22(3): 256-261. https://ijmapr.areeo.ac.ir/article_102394.html?lang=en
- Hassani, A. and Omidbaigi, R., 2002. Effects of water stress on some morphological, physiological and metabolic properties of basil. Iranian Journal of Agriculture Science, 12(3): 44-61. https://doi.org/10.22059/ijhs.2015.55870
- Hua, K.H., Wang, H.C., Chung, R.S. and Hsu, J.C., 2015. Calcium carbonate nanoparticles can enhance plant nutrition and insect pest tolerance. Journal of Pesticide Science, 40: 208-213. https://doi.org/10.1584/jpest ics. D 15-025
- Hang, C.C., Yang, M.H., Wen, H.M. and Chern, J.C., 2002. Estimation of total flavonoid content in proplis by two complementary colorimetric methods. The Journal of Food and Drug Analysis, 10: 178-182. https://doi.org/10.38212/2224-6614.2748
- Jabereldar, A.A., El Naim, A.M., Abdalla, A.A. and Dagash, Y.M., 2017. Effect of water stress on yield and water use efficiency of sorghum (Sorghum bicolor L.) in semi-arid environment. International Journal of Agriculture and Forestry, 7(1): 1-6. https://doi.org/10.5923/j.ijaf.20170701.01
- Jaradat, N., Hawash, M., Qadi, M., Abualhasan, M., Odetallah, A., Qasim, G., Reem Awayssa, R., Akkawi, A., Abdullah, I. and Al-Maharik, N., 2022. Chemical markers and pharmacological characters of Pelargonium graveolens essential oil from Palestine. Molecules, 27(17): 5721. https://doi.org/10.3390/molecules271757217
- Khan, M.N., Mobin, M., Abbas, Z.K., AlMutairi, K.A. and Siddiqui, Z.H., 2017. Role of nanomaterials in plants under challenging environments. Plant Physiology and Biochemistry, 110: 194-209. https://doi.org/10.1016/j.plaphy2016.05.038
- Khani, A., Barzegar, T., Nikbakht, J. and Ghahremani, Z., 2020. Effect of foliar spray of calcium lactate on the growth, yield and biochemical attributes of lettuce (Lactuca sativa L.) under water deficit stress. Advances in Horticultural Science, 34(1): 1124. https://doi.org/10.13128/ahsc-8252
- Koutinas, N., Sotiropoulos, T., Petridis, A., Almaliotis, D., Deligeorgis, E., Therios, I. and Voulgarakis, N., 2010. Effects of preharvest calcium foliar sprays on several fruit quality attributes and nutritional
 status of the kiwifruit cultivar Tsechelidis. Horticultural Science, 45(6): 984-987. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.45.6.984
- Liang, C.J. and Zhang, B.J., 2018. Effect of exogenous calcium on growth, nutrients uptake and plasma membrane H+-ATPase and Ca2+-ATPase activities in soybean (Glycine max) seedlings under
simulated acid rain stress. Ecotoxicology and Environmental Safety, 165: 261-269. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.09.019
- Lisbalchin, M., 2002. Geraniums and Pelargonium. Published by Taylor and Francis, London and New York, 223p.
https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.1201/9780203216538/geranium-pelargonium-maria-lis-balchin
- Mahmoudi Surestani, M. and Omidbeigi, R., 2012. Comparing herbal yield, essential oil content and composition of anis hyssop (Agastache foeniculum Kuntze.) in field and greenhouse conditions under drought stress. Plant Products, 36(4): 43-53. https://plantproduction.scu.ac.ir/article_12186.html
- McDonald, S., Prenzler, P.D., Antolovich, M. and Robards, K., 2001. Phenolic content and antioxidant activity of olive extracts. Food Chemistry, 73: 73-84. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(00)00288-0
- Mogazy, A.M., Mohamed, H.I. and El-Mahdy, O.M., 2022. Calcium and iron nanoparticles: A positive modulator of innate immune responses in strawberry against Botrytis cinerea. Process Biochemistry, 115: 128-145. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2022.02.014
- Nakano, Y. and Asada, K., 1981. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant Cell Physiology, 22: 867-880. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a076232
- Nasrallah, A.K., Kheder, A.A., Kord, M.A., Fouad, A.S., El-Mogy, M.M. and Atia, M.A., 2022. Mitigation of salinity stress effects on broad bean productivity using calcium phosphate nanoparticle application. Horticulturae, 8: 75.
- Niazi, H., Barzegar, B., Ghahremani, Z. and Nadirkhanlou, L., 2021. Effect of light duration and calcium on growth, yield and quality of lettuce (Lactuca sativa cv. New Red Fire). Journal of Vegetable Sciences, 4(2): 111-131. https://doi.org/10.22034/iuvs.2021.521006.1135
- Prasad, A., Kumar, S., Pandey, A. and Chand, S., 2012. Microbial and chemical sources of phosphorus supply modulate the yield and chemical composition of essential oil of rose-scented geranium (Pelargonium species) in sodic soils. Biology and Fertility of Soils, 48(1): 117-122. https://doi.org/10.1007/s00374-011-0578-9
- Rezaei Nejad, A.H., Feyzian, M. and Sepahvand, K., 2012. Effect of water deficit stress on growth, yield, essential oil content and composition of Pelargonium graveolens L. Plant Production Technology, 5(1): 83-94.
- Rezaei Nejad, A., Izadi, Z., Sepahvand, K., Mumivand, H. and Mousavi-Fard, S., 2020. Changes in total phenol and some enzymatic and non-enzymatic antioxidant activities of Rose-scented geranium (Pelargonium graveolens) in response to exogenous ascorbic acid and iron nutrition. Journal of Ornamental Plants, 10(1): 27-36. http://jornamental.iaurasht.ac.ir/article_671578_fb98e6c027582e141407a12700282fb2.pdf
- Rimmer, D.L., 2006. Free radicals, antioxidants, and soil organic matter recalcitrance. European Journal of Soil Science, 57(2): 91-94. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.2005.00735.x
- Shabbir, R., Javed, T., Hussain, S., Ahmar, S., Naz, M., Zafar, H., Pandey, S., Chauhan, J., Siddiqui, M.H. and Pinghua, C., 2022. Calcium homeostasis and potential roles to combat environmental stresses in plants. South African Journal of Botany, 148: 683-93. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2022.05.038
- Soliman, A., Elfeky, S. and Darwish, E., 2015. Alleviation of salt stress on Moringa peregrine using foliar application of nanofertilizers. Journal of Horticulture and Forestry, 7: 36-47. https://doi.org/10.5897/JHF2014.0379
- Tian, W., Wang, C., Gao, Q., Li, L. and Luan, S., 2020. Calcium spikes, waves and oscillations in plant development and biotic interactions. Nature Plants. 6: 750-759. https://doi.org/10.1038/s41477-020-0667-6
- Weng, X.H., Li, H., Ren, C.S., Zhou, Y.B., Zhu, W.X., Zhang, S.Z. and Liu, L.Y., 2022. Calcium regulates growth and nutrient absorption in poplar seedlings. Frontiers in Plant Science, 13: 887098. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.887098
- Yang, X., Lu, M., Wang, Y., Wang, Y., Liu, Z. and Chen, S., 2021. Response mechanism of plants to drought stress. Horticulturae, 7(3): 50. https://doi.org/10.3390/horticulturae7030050
- Zaimenko, N.V., Didyk, N.P., Dzyuba, O.I., Zakrasov, O.V., Rositska, N.V. and Viter, A.V., 2014. Enhancement of drought resistance in wheat and corn by nanoparticles of natural mineral analcite. Ecologia Balkanica, 6: 1-10. http://web.uni-plovdiv.bg/mollov/EB/2014_vol6_iss1/eb.13119.pdf
- Zhao, L., Lu, L., Wang, A., Zhang, H., Min Huang, M., Wu, H., Xing, B., Wang, Z. and Ji, R., 2020. Nanobiotechnology in agriculture: Use of nanomaterials to promote plant growth and stress tolerance. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(7): 1935-1947. https://doi.org/doi/full/10.5555/20203293029