ارزیابی اثر تنش‌های خشکی و شوری بر خصوصیات مورفولوژیکی و بیوشیمیایی چهار گونه از جنس Papaver
محورهای موضوعی : گیاهان داروییبهنام داودنیا 1 , جعفر احمدی 2 , صدیقه فابریکی اورنگ 3
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد اصلاح نباتات، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی
2 - هیات‌علمی گروه تولید و اصلاح نباتات، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
3 - هیات‌علمی گروه تولید و اصلاح نباتات، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
کلید واژه: شوری, تنش خشکی, متابولیت‌های ثانویه, خشخاش,
چکیده مقاله :
تحقیق حاضر به منظور ارزیابی تغییرات صفات مورفولوژیک و متابولیت های ثانویه در چهار گونه از جنس خشخاش (P.bracteatum, P.somniferum, P.armeniacum, P.argemone) تحت تنش خشکی و شوری انجام پذیرفت. این تحقیق در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل شوری با NaCl (mM100)، خشکی (50 درصد ظرفیت زراعی) و آبیاری نرمال (شاهد) بودند. برای سنجش فلاونوئیدکل، آنتوسیانین و محتوی آلکالوئید کل از روش اسپکتروفتومتری و برای اندازه‌گیری میزان کلروفیل برگ از دستگاه spad استفاده گردید. آزمایش نشان داد که نوع تنش و گونه تأثیر بسیار معنی‌داری (01/0P≤ ) بر روی صفات مورفولوژیک داشتند. مقایسه میانگین نتایج نشان داد که مقادیر صفات مورفولوژیک، تحت تنش های خشکی و شوری به‌طور معنی‌داری کاهش پیدا کردند. به‌طوری‌که میزان کاهش در صفات مورفولوژیک در شرایط تنش خشکی بیشتر از تنش شوری بود. ولیکن مقادیر طول ریشه در شرایط تنش خشکی و وزن خشک اندام هوایی در تنش شوری افزایش نشان داد. در نتایج تجزیه واریانس مشخص شد که نوع تنش تأثیر معنی‌داری (01/0P≤) بر میزان آلکالوئید، فلاونوئید، آنتوسیانین کل و غلظت کلروفیل داشت. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که محتوی آلکالوئید، فلاونوئید و آنتوسیانین کل تحت تنش های خشکی و شوری در مقایسه با شرایط بدون تنش افزایش یافت. بیشترین (OD.g-1.FW 24/2) و کمترین (OD.g-1.FW 64/1) میزان آلکالوئید کل به‌ترتیب مربوط به گونه P. bracteatum در تنش خشکی و گونه P. somniferum در شرایط عدم تنش بود. گونه P. somniferum با کمترین کاهش در خصوصیات مورفولوژیکی، عملکرد بالایی در تولید متابولیت های ثانویه داشته است و اینکه تجمع متابولیت‌های ثانویه با تنش خشکی و شوری رابطه مثبت داشته و میزان افزایش متابلولیت‌های نمونه‌ها تحت تنش خشکی از شوری بیشتر بود.
The presence study was carried out to determine the changes in morphological traits and secondary metabolites in four species of Papaver genus under drought and salinity stresses. This research was conducted in factorial experiment using a completely randomized design with three replications. The treatments were included, salinity with NaCl (100mM), drought stress (50% FC) and well-watered (control). The amount of total alkaloids, flavonoids and anthocyanins were determined by spectrophotometer and the content of leaf chlorophyll was measured using Spad chlorophyll meter. The results were showed that stresses and species had a significant effect (P≤0.01) on all of morphological traits. Mean comparison were showed that there is differences among stresses in terms of morphological traits; so in under drought stress, the amount of plant height (from 7.83 to 5.75 cm), root fresh weight (from 10.75 to 6.75 gr), root dry weight (from 8.57 to 5.6 gr), aerial fresh weight (from 13.63 to 8.38 gr) and aerial dry weight (from 8.18 to 6.32 gr) in compared with well-watered conditions was reduced. In contrast, root length in compared with well-watered irrigation increased (from 15.63 to 11.2 cm). But there was no considerable change in morphological traits under salinity stress in compared with well-watered conditions. Statistical results showed that stresses had significant effect (P≤0.01) on content of total alkaloid, total flavonoid, anthocyanin and chlorophyll concentration. The contents of total alkaloid, total flavonoid and anthocyanin increased under drought and salinity stresses in compared with well-watered condition. The highest (2.24 OD.g-1.FW) and the lowest (1.64 OD.g-1.FW) amount of total alkaloid was related to P. bracteatum under drought stress and P. somniferum in well-watered conditions, respectively. The P. somniferum could produce a high yield of alkaloids, because of minimal reduction in morphological characteristics. Overall, the accumulation of secondary metabolites under salinity and drought stresses has a positive correlation with stress tolerance and the metabolites accumulation under drought stress was higher than salinity.
Abbaspour, H. and Rezaei, H. 2015. Effects of gibberellic acid on Hill reaction, photosynthetic Pigment and phenolic compounds in Moldavian dragonhead (Dracocephalum moldavica L.) in different drought stress levels. Iranian Journal of Biology, 27: 893-903.
2. Abbaszadeh, B., Sharifi-ashurabadi, E. Lebaschy, M.H., Naderi-hajibaqerkandi, M. and Moghaddami, F. 2008. Effect of drought stress on prolin, soluble sugar, chlorophyll and relative water content (RWC) of lemon balm (Melissa officinalis L.). Iranian Medicinal and Aromatic Plants Research, 23 (4): 504-513.
3. Akula, R. and Ravishankar, G.A. 2011. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants. Plant signaling and behavior, 6(11): 1720-1731.
4. Ali, R.M. and Abbas, H.M. 2003. Response of salt stressed barley seedlings to phenylurea. Plant Soil and Environment, 49(4): 158-162.
5. Ashraf, M. and Foolad, M. 2007. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, 59(2): 206-216.
6. Babaei K., Amini Dehaghi, M., Modares Sanavi, S.A.M. and Jabbari, R. 2010. Water deficit effect on morphology, prolin content and thymol percentage of Thyme (Thymus vulgaris L.), Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 26(2): 239-251.
7. Berenyi, S., Csutoras, C. and Sipos, A. 2009. Recent developments in the chemistry of thebaine and its transformation products as pharmacological targets. Current medicinal chemistry, 16(25): 3215-3242.
8. Bettaieb, I., Hamrouni-Sellami, I., Bourgou, S., Limam, F., and Marzouk, B. 2011. Drought effects on polyphenol composition and antioxidant activities in aerial parts of Salvia officinalis L. Acta Physiologiae Plantarum, 33(4): 1103-1111.
9. Chen, J., Gao, K., Liu, T., Zhao, H., Wang, J., Wu, H., Liu, B. and Wang, W. 2013. Aporphine alkaloids: a kind of alkaloids extracts source, chemical constitution and pharmacological actions in different botany: a review. Asian Journal of Chemistry, 25(18): 10015-10027.
10. Dattner, A.M. 2003. From medical herbalism to phytotherapy in dermatology: back to the future. Dermatologic therapy, 16(2): 106-113.
11. Enteshari, S. and Sharifian, S. 2012. Influence of salicylic acid on growth and some biochemical parameters in a C4 plant (Panicum miliaceum L.) under saline conditions. African Journal of Biotechnology, 11(3): 621-627.
12. Facchini, P.J. and Park, S.U. 2003. Developmental and inducible accumulation of gene transcripts involved in alkaloid biosynthesis in opium poppy. Phytochemistry, 64(1): 177-186.
13. Harborne, J.B. 1973. Phytochemical methods. Chapman and Hall Publications, London, pp. 288.
14. Heidari, N., Pouryousef, M. and Tavakoli, A. 2015. Effects of drought stress on photosynthesis, its parameters and relative water content of anise (Pimpinella anisum L.). Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 27: 829-839.
15. Hosni. A., Omidbaigi, R. 2002. Effects of water stress on some morphological, physiological and metabolic Basil. Journal of Agricultural Knowledge, 12(3): 47-59.
16. Jafarzadeh, L., Omidi, H. and Bostani, A.A. 2014. The study of drought stress and biofertilizer of nitrogen on some biochemical traits of Marigold medicinal plant (Calendula officinalis L.). Plant Research Journal, 27 (2): 180-193.
17. Jaleel, C.A., Gopi, R., Sankar, B., Gomathinayagam, M. and Panneerselvam, R. 2008. Differential responses in water use efficiency in two varieties of Catharanthus roseus under drought stress. Comptes Rendus Biologies, 331(1): 42-47.
18. Kasukabe, Y., He, L., Nada, K., Misawa, S., Ihara, I. and Tachibana, S. 2004. Overexpression of spermidine synthase enhances tolerance to multiple environmental stresses and up-regulates the expression of various stress-regulated genes in transgenic Arabidopsis thaliana. Plant and Cell Physiology, 45(6): 712-722.
19. Mahdavi-Damghani, A., Kamkar, B., Al-Ahmadi, M.J., Testi, L., Munoz-Ledesma, F.J. and Villalobos, F.J. 2010. Water stress effects on growth, development and yield of opium poppy (Papaver somniferum L.). Agricultural Water Management, 97(10): 1582-1590.
20. Nogues, S. and Baker, N. R. 2000. Effects of drought on photosynthesis in Mediterranean plants grown under enhanced UV-B radiation. Journal of Experimental Botany, 51(348): 1309-1317.
21. Ozkur, O., Ozdemir, F., Bor, M. and Turkan, I. 2009. Physiochemical and antioxidant responses of the perennial xerophyte Capparis ovata to drought. Environmental and Experimental Botany, 66(3): 487-492.
22. Rezazadeh, A., Ghasemnezhad, A., Barani, M. and Telmadarrehei, T. 2012. Effect of salinity on phenolic composition and antioxidant activity of artichoke (Cynara scolymus L.) leaves. Research Journal Medicinal Plant, 6: 245-252.
23. Rostampour, S., Sohi, H.H., Jourabchi, E. and Ansari, E. 2009. Influence of Agrobacterium rhizogenes on induction of hairy roots and benzylisoquinoline alkaloids production in Persian poppy (Papaver bracteatum L.): preliminary report. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 25(10): 1807-1814.
24. Selmar, D. 2008. Potential of salt and drought stress to increase pharmaceutical significant secondary compounds in plants. Landbauforschung Volkenrode, 58(1/2): 139.
25. Setayeshmehr, Z. and Esmailzadeh Behabadi, S. 2013. The effect of salinity on some physiological and biochemical properties of the herb coriander (Coriandrum sativum L.). Journal of Plant Production Research, 20 (3): 111-128.
26. Szabo, B., Tyihak, E., Szaba, G. and Botz, L. 2003. Mycotoxin and drought stress induced change of alkaloid content of Papaver somniferum plantlets. Acta Botanica Hungarica, 45(3-4): 409-417.
27. Tisserat, B. and Berhow, M. 2009. Production of pharmaceuticals from papaver cultivars invitro. Engineering in Life Sciences, 9(3): 190-196.
28. Yasar, F., Kusvuran, S. and Ellialtioglu, S. 2006. Determination of antioxidant activities in some melon (Cucumis melo L.) varieties and cultivars under salt stress. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 81(4): 627-630.
_||_