اثر تنش خشکی بر صفات عملکردی، آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و درصد اسانس برخی اکوتیپ‌های گیاه دارویی زیره‌سبز (.Cuminum cyminum L)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر گروه زیست‌شناسی سامانه‌ها، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

2 مربی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، مجتمع آموزش عالی سراوان

3 استادیار گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، مجتمع آموزش عالی سراوان

4 دانشجوی دکتری رشته آگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

زیره سبز از مهم ترین گیاهان دارویی ایران است که نیاز آبی پایینی جهت تکمیل دوره رشد دارد. بنابراین یکی از گیاهان با ارزش جهت کشت در مناطق خشک و نیمه‌خشک دنیا به ویژه در شرایط خشکسالی به شمار می‌رود. به همین منظور، پژوهش حاضر با هدف اندازه‌گیری پارامترهای مهم مورفولوژیک، فیزیولوژیک و همچنین عوامل دخیل در تنش اکسیداتیو و درصد اسانس تحت شرایط تنش خشکی و نرمال در اکوتیپ‌های مختلف این گیاه اجرا شد. آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه پژوهشی دانشگاه سراوان به اجرا در آمد. فاکتورهای آزمایشی شامل تنش خشکی در دو سطح تنش و عدم تنش و هشت اکوتیپ مختلف بودند. صفات مورد اندازه‌گیری شامل ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی در گیاه، تعداد چتر در گیاه، تعداد چترک در چتر، تعداد دانه در چتر، وزن هزار دانه و عملکرد دانه، محتوای کلروفیلa ، b و کارتنوئید و فعالیت عوامل بیوشیمیایی کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز، پراکسیداز، مالون دی آلدهید و همچنین اسانس بذر بود. نتایج نشان داد که تنش خشکی موجب کاهش عملکرد، اجزای عملکرد و محتوای رنگدانه‌های فتوسنتزی شد. در مجموع، اکوتیپ بیرجند بیشترین عملکرد دانه در بوته (1.37 گرم) را داشت. همچنین در این پژوهش، نحوه فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز در این گیاه دارویی با ارزش مشخص شد که در آن تنش خشکی موجب افزایش فعالیت این آنزیم‌ها و نیز میزان مالون دی آلدهید به ترتیب از u/mgpro*min 1.31، mg/g 2.34، u/gFW 1.29 و µmol/gFW 21.87 به 33.44، 4.73، 6.90 و 66.66 شد. در نهایت با توجه به معیارهای اندازه‌گیری شده، میزان تحمل اکوتیپ‌های مورد بررسی نسبت به تنش خشکی مشخص شد و اکوتیپ بیرجند به‌عنوان اکوتیپ برتر از این لحاظ شناسایی شد.

کلیدواژه‌ها


 
Ahmadian, A., Tavassoli, A., Amiri, E., 2011. The interaction effect of water stress and manure on yield components, essential oil and chemical compositions of cumin (Cuminum cyminum). African Journal of Agricultural Research. 6(10), 2309-2315.
Bannayan, M., Nadjafi, F., Azizi L., Rastgoo, M., 2008. Yield and seed quality of plantago ovate and Nigella sativa under different irrigation treatment. Industrial Crops and Products. 27, 11-16.
Safari, B., Mortazavian, S.M.M., Sadat, N.S., Foghi, B., 2017. Evaluation of drought tolerance in endemic ecotypes of cumin using tolerance indices. Journal of Plant Production Research. 23(4), 185-204. [In Persian with English Summary].
Blum, A., 2011. Drought Resistance and Its Improvement. Plant Breeding for Water-Limited Environments. Springer, New York.
Chance, B., Maehly, A.C., 1995. Assay of Catalase and Peroxidase. Academic Press. New York.
Dhindsa, R.S., Plumb-Dhindsa, P., 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, 93-101.
Fridovich, I., 1986. Biological effects of the superoxide radical. Archives of biochemistry and biophysics. 247, 1-11.
Heath, R.L., Packer, L., 1969. Photoperoxidation in isolated chloroplast. I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics. 125, 189-198.
Kabiri, R., Farahbakhsh, H., Nasibi, F., 2014. Effect of drought stress on physiological and biochemical characteristics of Nigella sativa L. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants. 30(4), 600-609. [In Persian with English Summary].
Karimi Afshar, A., Baghizadeh, A., Mohammadinejad, G., Abedi, J., 2014. Evaluation of cumin (Cuminum cyminum L.) genotypes under drought stress based on tolerance indices. 1st International and 13th Iranian Genetics Congress. Tehran, Iran. [In Persian with English Summary].
Kazemi, H., Mortazavian, S.M.M., Ghorbani Javid, M., 2017. Physiological responses of cumin (Cuminum cyminum) to water deficit stress. Iranian Journal of Field Crop Science. 48(4), 1099-1113. [In Persian with English Summary].
Koyro, H.W., Ahmad, P., Geissler, N., 2012. Abiotic stress responses in plants: an overview. In environmental adaptations and stress tolerance of plants in the era of climate change. Springer, New York.
Masoumi, S.M., Kahrizi, D., Rostami-Ahmadvandi, H., Soorni, J., Kiani, S., Mostafaie, A., Yari, K., 2012. Genetic diversity study of some medicinal plant accessions belong to Apiaceae family based on seed storage proteins patterns. Molecular biology reports. 39(12), 10361-10365.
Masoumi, S.M., Kahrizi, D., Soorni, J., Rostami-Ahmadvandi., 2011. Study of some medicinal plant accessions belong to Apiaceae family using proteins markers. Final report. Razi University. Cod: 970. [In Persian with English Summary].
Nakhzari Moghadam, A., 2009. The effect of water stress and plant density on yield and yield components of cumin (Cuminum cyminum). Iranian Journal of Field Crop Science (Iranian Journal of Agricultural Sciences). 40(3), 63-69. [In Persian with English Summary].
Pirzad, A., Darvishzadeh, R., Hassani, A., 2015. Effect of super adsorbent application in different irrigation regimes on photosynthetic pigments and its relationship with grain yield and essential oil of cumin (Cuminum cyminum L.). Journal of Horticultural Science. 29(3), 377-387. [In Persian with English Summary].
Porra, R.J., 2002. The chequered history of the development and use of simultaneous equations for the accurate determination of chlorophylls a and b. Photosynthesis Research. 73(1-3), 149-156.
Setayeshmehr, Z., Ganjali, A.S., 2013. Effects of drought stress on growth and physiological characteristics of dill (Anethum graveolens L.). Journal of Horticultural Science. 27(1), 27-35. [In Persian with English Summary].
Soares, C., Carvalho, M.E., Azevedo, R.A., Fidalgo, F., 2018. Plants facing oxidative challenges—A little help from the antioxidant networks. Environmental and Experimental Botany. 161, 4-25.
Soorni, J., Kahrizi, D., 2015. Effect of genotype, explant type and 2,4-D on cell dedifferentiation and callus induction in cumin (Cuminum cyminum L.) medicinal plant. Journal of Applied Biotechnology Reports. 2(3), 265-270.
Tabatabaei, S.M., Mohammadi-Nejad, G., Yousefi, K., 2014. Yield assessment and drought tolerance indices in cumin ecotypes. Journal of Water Research in Agriculture. 28(1), 163-170. [In Persian with English Summary].