بررسی تغییرات فیتوشیمیایی عصاره گیاه دارویی Cannabis sativa L. در مرحله رشد رویشی تحت تاثیر تنش شوری

محورهای موضوعی : گیاهان دارویی

عطاالله ربانی ¹ (دانشجوی دکتری، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، واحد کرج، دانشگاه آزادسلامی، کرج، ایران)
محمد رضا اردکانی ² (استاد، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، کرج، ایران)
حسنعلی نقدی بادی ³ (دانشیار، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، کرج، ایران)
شمسعلی رضازاده ⁴ (استادیار، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، کرج، ایران)
منصور سراجوقی ⁵ (استادیار، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، واحد کرج، دانشگاه آزادسلامی، کرج، ایران.)

تاریخ دریافت : 1399/09/22 تاریخ پذیرش : 1400/05/01 تاریخ انتشار : 1400/09/27

کلید واژه: تنش شوری, شاهدانه, تتراهیدروکانابینول, کانابیدول, کانابیکرومن, محتوای عناصر,

چکیده مقاله :

تنش های محیطی از جمله شوری بر میزان و کیفیت متابولیت های ثانویه گیاهان دارویی تاثیر زیادی دارند. در این تحقیق به‌منظور بررسی تاثیر شوری بر خصوصیات فیتوشیمیایی گیاه دارویی شاهدانه (Cannabis sativa L.) آزمایشی در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 5 تیمار شوری (0، 2، 4، 6 و 8 دسی زیمنس بر متر) و در سه تکرار در پژوهشکده گیاهان دارویی کرج در سال 1398 به اجرا در آمد. میزان عناصر پتاسیم و سدیم با دستگاه دستگاه فلیم‌فتومتر و کلر به روش رنگ سنجی در اندام‌های برگ و ریشه گیاه و همچنین میزان ترکیبات کانابینوئیدی برگ گیاه شامل تتراهیدروکانابینول (THC[1])، کانابیدول (CBD[2]) و کانابیکرومن (CBC[3]) با دستگاه GC/MS مورد سنجش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تفاوت معنی‌داری (P≤0.01) بین تیمارهای مختلف شوری ازنظر میزان سدیم، پتاسیم، کلر و کانابینوئیدهای THC، CBD و CBC وجود داشت. با افزایش سطح شوری، میزان یون‌های سدیم و کلر در برگ و ریشه نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت و بیشترین مقدار سدیم برگ و ریشه (به ترتیب 81/15 ، 06/14 میلی‌گرم در گرم) در تیمار شوری 8 دسی زیمنس بر متر مشاهده شد. همچنین افزایش غلظت شوری سبب کاهش پتاسیم برگ و ریشه گیاه شد و بیشترین میزان پتاسیم برگ و ریشه (به‌ترتیب 83/34، 46/34 میلی‌گرم در گرم) مربوط به تیمار شاهد بود. بیشترین میزان THC و CBD (به‌ترتیب 94/7 و 45/1 میلی‌گرم بر گرم گیاه خشک) در غلظت شوری 4 دیسی زیمنس بر متر و بیشترین میزان CBC در شوری 2 دیس زیمنس بر متر (012/0 میلی‌گرم بر گرم برگ خشک) به دست آمد. بنابراین شوری سبب تغییر میزان کانابینوئیدهای گیاه شاهدانه شده و بیشترین میزان THC، CBD و CBC در سطوح پایین شوری حاصل شده است.

چکیده انگلیسی:

Environmental stresses such as salinity have a great impact on the amount and quality of secondary metabolites of medicinal plants. To investigate the effect of salinity on phytochemical attributes of cannabis (Cannabis Sativa L.), an experiment in the form of a randomized complete block design with three replications and 5 salinity treatments (0, 2, 4, 6 and 8 dS/m) was conducted in 2019 in medicinal plants research center, Karaj, Iran. In this study, the amount of potassium (K) and sodium (Na) elements and chlorine (Cl) in leaf and root organs of the plant were measured by a flame photometer and colorimetric method, respectively. The content of cannabinoids compounds in leaves including tetrahydrocannabinol (THC), cannabidiol (CBD) and cannabichromene (CBC) were measured by GC/MS. The results showed that there was a significant difference (P≤0.01) among different salinity treatments in terms of Na, K, Cl and cannabinoids THC, CBD and CBC. With increasing salinity level, the amount of Na and Cl ions in leaves and roots increased compared to the control treatment and the highest amount of leaf and root Na (15.81, 14.06 mg/g, respectively) was observed in salinity treatment of 8 dS/m . Also, increasing the salinity concentration caused a decrease in leaf and root K of the plant and the highest amount of leaf and root K (34.83, 34.46 mg / g, respectively) was related to the control treatment. The highest amount of THC and CBD (7.94 and 1.45 mg / g of dried plant, respectively) at salinity concentration of 4 dS / m and the highest amount of CBC at salinity of 2 dS / m (0.012 mg / g dry leaf) were obtained. Therefore, salinity changes the amount of cannabinoids in cannabis and the highest levels of THC, CBD and CBC are obtained at low salinity levels.

منابع و مأخذ:

1. 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.


2. Abdel Rahman, R., Gomma, S.E., Abdelsalam, N.R., El-Wakil, H.M.F., Khaled, A.S. and Hassan, H. M. 2013. Effect of sodium chloride on tropane alkaloids accumulation and proline content in Datura metel and stramonium callus cultures. International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 1:197-210.


3. Abdul Jaleel, Ch., Sankar, B., Sridharan, R.and Panneer Selvam, R. 2008. Soil salinity alters growth, chlorophyll content and secondary metabolite accumulation in Catharanthus roseus. Turkish Journal of Biology, 32:79-83.


4. Aghdasi, M, Fatemi, M. and Asadi A. 2019. The impact of salt stress on growth and some biochemical parameters of (Echinaceae purpurea). Journal of Iranian Plant Ecophysiological Research, 53:1-15.


5. Ali, S.Gh., Rab, A., Khan, N.U. and Nawab, K. 2011. Enhanced proline synthesis may determine resistance to salt stress in tomato cultivars. Pakistan Journal of Botany, 43: 2707-2710.


6. Asadi, S., Moghadam, H., Naghdi Badi, H., Naghavi, M. and Salami, S.A. 2019. Review on agronomic, phytochemical and pharmacological aspects of cannabis (Cannabis sativa). J. Med. Plants, 18 (70):1-20.


7. Ashraf, M., Mukhtar, N., Rehman, S. and Rha E.S. 2004. Salt induced changes in photosynthetic activity and growth in a potential medicinal plant Bishop`s weed (Ammi majus). Photosynthetica. 42(4): 543-550.


8. Baghalian, K., Haghiry, A., Naghavi, M.R., and Mohammadi, A. 2008. Effect of saline irrigation on agronomical and phytochemical characters of chamomile (Matricaria recutita). Scientia Horticulturae, 116: 437-441.


9. Behdad, A., Mohsenzadeh, S., Azizi, M. and Moshtaghi, N., 2020. Salinity effects on physiological and phytochemical characteristics and gene expression of two Glycyrrhiza glabra populations. phytochemistry, 171: 112236.


10. Bojović, B., Delić, G., Topuzović, M. and Stanković, M. 2010. Effects of NaCl on seed germination in some species from families Brassicaceae and Solanaceae. Kragujevac Journal of Science, 32:83-87.


11. Chapman, H.D., and Pratt, P.F. 1961. Methods of analysis for soils, plants and waters. Division of Agric. Sci., University of California, Riverside, U.S.A. pp 161-175.


12. Claussen, W. 2005. Proline as a measure of stress in tomato plants. Plant Science 168:241-248.


13. Elhaak, M.A., Abo-Kassem, E.M. and Saad-Allah, K.M. 2014. Effect of the combined treatment with sodium and calcium chlorides on the growth and medicinal compounds of Cichorium International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 3:613-630.


14. Ghassemi, S. and Raei, Y., 2021. Evaluation of ion content, productivity and essential oil quality of garlic under saline conditions and biochar and polyamine treatments. Journal of Food Composition and Analysis, 96: 103720.


15. Gupta, B. and Huang, B. 2014. Mechanism of Salinity Tolerance in Plants: Physiological, Biochemical and Molecular Characterization. International Journal of Genomics, 1-18.


16. Hassibi, P., Zandiehe, C., Ghaemmaghami, N., Rashidi Rezvan, N., Najafi, H. and Ghaemmaghami, F. 2010. Study of some physiological characteristcs of two wheat (Triticum aestivum) cultivars under NaCl and CaCl2 salinity stress. Iranian Journal of Crop physiology, 2: 3-24.


17. Iraji Mareshk, and Moghaddam M. 2021. Physiological and biochemical responses of Mexican marigold (Tagetes minuta L.) to mycorrhizal fungi application under salinity stress condition. Journal of Iranian Plant Ecophysiological Research, 60: 79-94.


18. Iran-nejad, H., Poshtkohi, M., Piri, P. and Javanmardi, Z. 2007. Medicinal plants crop: cannabis, Flaxseed and Castor. (Vol.1). Ayij Publication, Tehran. Iran. 128 p.


19. Jalali, S, Salami, S.A., Sharifi, M. and Sohrabi, S. 2019. Signaling compounds elicit expression of key genes in cannabinoid pathway and related metabolites in cannabis. Industrial Crops and Products, 133:105-10.


20. Khan, M.A., Ungar, I.A., and Showalter, A.M. 2000. The effect of salinity on the growth, water status, and ion content of a leaf succulent perennial halophyte Suadea fruticosa J. Arid Environ. 45: 73–84.


21. Mahajan, M., Kuiry, R. and Pal, P.K., 2020. Understanding the consequence of environmental stress for accumulation of secondary metabolites in medicinal and aromatic plants. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 18: 100255.


22. Munnas, R. and Tester, M. 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology, 59: 651-681.


23. Muthulakshmi, S.M., Gurulakshmi, S.G. and Rajathi, S. 2015. Effect of salt stress on physiological and biochemical characterization in Solanum nigrum International Journal of Science and Research, 4: 567-571.


24. Oksman Caldentey, K.M. and Hiltunen, R. 1996. Transgenic crops for improved pharmaceutical products. Field Crops Research, 45: 57 - 69.


25. Passamani, L.Z., Barbosa, R.R., Reis, R.S., Heringer, A.S., Rangel, P.L., Santa-Catarina, C., Grativol, C., Veiga, C.F., Souza-Filho, G.A. and Silveira, V., 2017. Salt stress induces changes in the proteomic profile of micropropagated sugarcane shoots. PLoS One, 12(4):


26. Saadati, A., Pourtahmasebi, K., Salami, S.A. and Oladi, R. 2013. Bast Fiber Properties of Six Iranian Hemp Population. Iranian Journal of Natural Resources, 68 (1): 121-132.


27. Said-Al Ahl, H.A.H. and Omer, E.A. 2011. Medicinal and aromatic plants production under salt stress: a review. Kerla Polonica, 57:72-87.


28. Tayyab, M. and Shahwar, D. 2015. GCMS analysis of Cannabis sativa from four different areas of Pakistan. Egyptian Journal of Forensic Sciences, 5(3): 114-125.


29. Yan-de, J., Zhen-Li, H.E. and Xiao-e, Y. 2007. Role of soil rhizobacteria in phytoremediation of heavy metal contaminated soils. Journal of Zhejiang University Science, 8: 192-207.


30. Yildirim, E., Karlidag, H. and Dursun, A. 2011. Salt tolerance of physalis during germination and seedling. Pakistan Journal of Botany, 43:2673-2676.


31. Yoshimatsu, K., Iicla, O. and Kitazawa, T. 2004. Growth characteristics of Cannabis sativa cultivated in a phytotron and in the field. Bulletin on Natural Instruction of Health Science, 122: 16-20.


32. Zhang, J.L., Flowers, T.J. and Wang, S. M. 2010. Mechanisms of sodium uptake by roots of higher plants. Plant Soil, 326: 45-60.