Manuscript ID : EJMP-2308-1742 (R1) Visit : 137 PDF XML

Article Type: Original Research

The effect of foliar application of chitosan and shrimp skin powder on photosynthetic pigments, some growth parameters and essential oil of the medicinal plant Hyssopus officinalis

Fatemeh Khosheghbal ghorabaee ¹ ( Dept. of Biology, Faculty of Science, Payame Noor University,, Tehran,, Iran )
َAbdollah Ghasemi Pirbalouti ² ( Research Center for Medicinal Plants, Shahr-e- Qods Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran )
Shekoofeh Enteshari ³ ( Dearptment of Biology, Faculty of Science, Payame Noor University, Tehran, Iran )
seyed Javad Davarpanah ⁴ ( Applied Biotechnology Research Center, Baqiyatullah University of Medical Sciences, Tehran, Iran )

Submited date : 2023-08-22 Accepted date : 2024-03-10

Keywords: : ʺchitosanʺ, ʺessential oilʺ , ʺHyssopʺ , ʺshrimp skinʺ,

Abstract :

One of the methods to increase the secondary metabolites production in plants is to use elicitors and chitosan is a biotic elicitor obtained from the deacetylation of chitin in the outer shell of crustaceans such as shrimp. Shrimp skin is part of shrimp solid waste discarded in large amount every year. This research was carried out to investigate the effect of foliar application of chitosan elicitor (0.25 and 0.5 g/l) and shrimp skin powder (2.5 and 5 g/L), on medicinal plant Hyssopus officinalis in potted form at the Experimental Farm of Islamic Azad University, Shahre-kord Branch during spring to fall 2017. The essential oils obtained from aerial part of hyssop by hydro-distillation. The essential oils were analyzed by GC-FID and GC/MS. Totally, 33 compounds identified representing more than 89-95% of the oil composition. The predominant components of the essential oil in all treatments were cis-pinocamphon (43.19-55.09%) and beta-pinene (8.31-15.04%). Foliar application of chitosan, shrimp skin and shrimp skin × chitosan increased the percentage of essential oil and cis-pinocamphon, but statistically only the effect of chitosan 0.5 was significant. Chitosan treatments decreased plant height, shoot fresh and dry weight, chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll of hyssop but shrimp skin and chitosan × shrimp skin solutions increased. Although, no one was significant. According to the results of this study, it seems that in addition to chitosan, shrimp skin with higher concentrations can be used to increase effective substances of the medicinal plant Hyssopus officinalis.

References:

Full-Text:

1742- 1th revise 26.6.1402

اثر محلول پاشی برگی کیتوزان و پودر پوست میگو بر رنگدانه های فتوسنتزی، برخی شاخص های رشد و اسانس گیاه دارویی زوفا (Hyssopus officinalis)

چکیده

یکی از راه های افزایش تولید متابولیت های ثانویه در گیاهان استفاده از الیسیتورها است. کیتوزان یک الیسیتور زیستی است که از استیل زدایی کیتین موجود در پوسته خارجی سخت پوستانی مثل میگو به دست می آید. پوست میگو بخشی از ضایعات جامد میگو را تشکیل داده و سالانه مقدار زیادی از آن دور ریخته می شود. اين پژوهش به منظور بررسي اثر محلول پاشی کیتوزان با غلظت های 25/0 و 5/0 گرم در لیتر و پودر پوست میگو با غلظت های 5/2 و 5 گرم در لیتر بر زوفا(Hyssopus officinalis ) به صورت گلداني در مزرعه تحقيقاتي دانشگاه آزاد اسلامی شهركرد، طی بهار تا پاییز 1396 انجام شد. اسانس گیری از اندام های هوایی از شروع گلدهی تا 50% گلدهی، با استفاده از دستگاه کلونجر و شناسایی ترکیبات شیمیایی اسانس توسط GC-FID و GC/MS صورت گرفت. در کل 33 ترکیب از اسانس زوفا در همه تیمارها شناسایی شد که 89 تا 95 درصد از ترکیب اسانس را تشکیل می داد. ترکیبات غالب اسانس در همه تیمارها سیس پینوکامفون (09/55–19/43 درصد) و بتا پینن (04/15 – 31/8 درصد) بود. محلول پاشی های کیتوزان، پوست میگو و محلول های توام پوست میگو و کیتوزان موجب افزایش درصد اسانس و سیس پینوکامفون شدند ولی از نظر آماری تنها اثر کیتوزان 5/0 گرم در لیتر معنی دار بود. تیمارهای کیتوزان موجب کاهش ولی پوست میگو و محلول های توام کیتوزان × پوست میگو باعث افزایش ارتفاع گیاه، وزن تر و خشک اندام هوایی، کلروفیل a وb و کلروفیل کل شد. با این حال، هیچ کدام به لحاط آماری معنی دار نبود. با توجه به نتایج این مطالعه، به نظر می رسد که علاوه بر کیتوزان از پوست میگو با غلظت های بیشتر هم می توان برای افزایش مواد موثره گیاه دارویی زوفا استفاده کرد.

واژگان کلیدی: اسانس، پوست میگو، زوفا، کیتوزان

مقدمه

زوفا با نام علمی Hyssopus officinalis یکی از پرمصرف ترین گیاهان دارویی در طب سنتی ایران بوده و برای معالجه بسیاری از بیماری ها از جمله برونشیت ، سرفه مزمن ، آسم و کولیک مورد استفاده قرار میگرفته است( Hamedi, 2016). همچنین در بسیاری از نقاط جهان از آن به عنوان خلط آور، بادشکن، ماده ضد التهاب، ضد زکام و ضد اسپاسم در طب سنتی استفاده میشود. چای تهیه شده از این گیاه برای اختلالات عصبی و درد دندان موثر است. روغن آن فعالیت ضد میکروبی، ضد اسپاسم ملایم و فعالیت ضد ویروسی قوی در برابر HIV نشان میدهد. اثرات ضد میکروبی، ضد قارچی، ضد پروتوزوایی و ضد سرطانی عصاره آن نیز گزارش شده است(Hical and Said-Al Ahl, 2017) . زوفا طعم و بویی کاملا تند و تیز دار دارد، به همین دلیل از آن به عنوان چاشنی و نگهداری مواد غذایی، فراورده های گوشتی، سس‌ها، سوپ‌ها، چاشنی ها و نوشیدنی های الکلی استفاده می شود. اسانس آن در صنایع دارویی، عطرسازی، لوازم آرایشی (صابون) و همچنین در رایحه درمانی کاربرد دارد همچنین گیاهی زینتی و جذب کننده زنبور عسل است(Acimovic et al., 2021).

مدیریت کشت و تولید گیاهان دارویی و معطر در بسیاری از موارد با سایر گیاهان زراعی متفاوت است، زیرا هدف اصلی تولید بیشترین میزان ماده مؤثره یا اسانس است(Reddy et al., 2004). یکی از راه های افزایش تولید متابولیت های ثانویه در گیاهان استفاده از الیسیتورهای زیستی و غیر زیستی است( Katiyar et al., 2015). کیتوزان یک الیسیتور زیستی است و پلی ساکاریدی است که از استیل زدایی کیتین که از ترکیبات اصلی دیواره سلولی برخی از جانوران مانند ميگو، خرچنگ، حشرات، پاتوژن هاي گياهي و ميكروارگانيسم ها است، به دست می آید (Akakuru et al., 2018). کیتوزان به دلیل زیست تخریب پذیری، غیر سمی بودن و زیست سازگاری، منبعی ایده آل برای کشاورزی پایدار است. این ماده با تاثیر بر فرایندهای فیزیولوژی گیاه مانند جذب مواد مغذی، تقسیم سلولی، افزایش طول سلول، فعال شدن آنزیمی و سنتز پروتیین باعث القای رشد گیاه شده و در نهایت می تواند منجر به افزایش عملکرد شود. مطالعات زیاد نشان داده که محلول پاشی کیتوزان در گیاهان باعث بهبود رشد، عملکرد و سنتز متابولیت های ثانویه مانند پلی فنل ها، فلاوونوییدها، لیگنین و فیتوآلکسین ها در آنها می شود. همچنین به عنوان یک محرک پاسخ دفاعی گیاهان ثبت شده و برای مبارزه با بیماری های پاتوژنی، قبل و بعد از برداشت مورد استفاده قرار می گیرد(Chakraborty et al., 2020).

در طی فرآوری میگو، تقریبا 50 تا 60 درصد ضایعات جامد به عنوان محصولات جانبی شامل سر، احشاء ، پوست و باقیمانده های گوشتی تولید می شود. سالانه مقدار زیادی از ضایعات میگو در سراسر جهان تولید می شود. ضایعات میگو حاوی گروهی از ترکیبات فعال زیستی مانند کیتین/کیتوزان، پروتئین، کاروتنوییدها، اسیدهای چرب اشباع نشده، α- توکوفرول و مواد معدنی است. مقادیر زیادی از این فراورده های جانبی دور ریخته و هدر می رود و در نتیجه باعث از بین رفتن ترکیبات فعال زیستی ارزشمند و افزایش آلودگی محیط زیست می شود. در حال حاضر، از ضایعات میگو بیشتر به عنوان خوراک دام استفاده می شود و بخشی از ضایعات به ترکیبات زیستی فعال با ارزش مانند کیتین، کیتوزان، کاروتنویید و پروتیین تبدیل می شود. هر چند ترکیبات زیستی فعال استخراج شده دارای فعالیت های زیستی مختلف و خواص غذایی و دارویی هستند ولی فرایند استخراج آنها به مواد شیمیایی خطرناک از جمله اسیدها و بازهای قوی نیاز دارد که این فرایند، باز هم زباله ها و پساب های خطرناکی را به جا می گذارد(Nirmal et al., 2020). استفاده هر چه بیشتر از ضایعات میگو می تواند هم از نظر اقتصادی مفید باشد و هم به کاهش آلودگی محیط زیست کمک کند. در مورد اثر محلول پاشی پوست میگو بر گیاهان تاکنون تحقیقی صورت نگرفته و تنها پژوهش های بسیار اندکی در مورد کاربرد ضایعات میگو به صورت کود وجود دارد. در این پژوهش، اثر الیسیتور زیستی کیتوزان و پوست میگو بر رشد و خصوصیات فیتوشیمیایی گیاه دارویی زوفا بررسی میشود، ممکن است ترکیبات موجود در پوست میگو برای گیاه سودمند بوده یا موجب تقویت اثر کیتوزان گردد.

مواد و روش ها

اين تحقيق به منظور بررسي اثر محلول پاشی کیتوزان و پودر پوست میگو بر روي گياه دارويي زوفا در بهار 1396 در مزرعه تحقيقاتي دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهركرد (اقلیم سرد و نیمه خشک بر اساس روش آمبرژه) انجام شد. این تحقیق به صورت فاكتوريل بر پايه طرح كاملاً تصادفي، با سه تكرار طراحي و اجرا شد. بذرهای زوفا از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه و در گلدان هایی حاوی خاک مزرعه همراه با کود حیوانی پوسیده با نسبت 1/3 کشت شدند. خصوصیات خاک مورد استفاده در جدول 1 آورده شده است.

جدول 1– مشخصات خاک مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی شهرکرد

EC(dS/m)

%OC

K (mg/kg)

P
(mg/kg)

(mg/kg)

بافت خاک

143/1

96/7

117/0

5/23

214

5/6

48/0

25/9

82/3

رس- لومی

پس از آماده سازي گلدانها در داخل هر گلدان تعدادي بذر كاشته و بعد از رشد گیاهچه ها، طی چند مرحله تنک کردن آنها انجام شد. تا یک ماه پس از کاشت بذرها، گلدان ها به طور مساوی آبیاری میشدند و بعد از آن تیمارهای محلول پاشی به مدت سه ماه هر 15 روز تا زمان 50% گلدهی در گلدانها اعمال شد که شامل محلول پاشی کیتوزان با غلظت های 25/0 و 5/0 گرم در لیتر و جوشانده پودر پوست میگو با غلظت های 5/2 و 5 گرم در لیتر بود. در این پژوهش فقط از پوست میگو بدون باقیمانده های گوشتی، دم و بخش سر آن استفاده شد. پوست میگو پس از شستشو با آب مقطر خشک و سپس آسیاب شد. اندامهاي هوايي گياه يك هفته پس از اعمال آخرين تیمار محلول پاشی برداشت شده و در دماي اتاق به مدت 2 هفته دور از نور مستقيم آفتاب خشك شدند.

اندازه گیری صفات

صفات مختلف مورد نظر، نظیر ارتفاع بوته، وزن تر و خشک در پایان مرحله گل دهی با سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت. ارتفاع گیاه با خط کش و وزن تر و خشک اندام هوایی به کمک ترازو با دقت 001/0 اندازه گیری شد(Malekpoor et al., 2016).

اندازه گیری رنگدانه های فتوسنتزی

برای سنجش میزان کلروفیل و کاروتنویید از روش Porra و همکاران (1989) استفاده شد. بر اساس این روش‌ 1/0 گرم بافت برگ ساییده شده توسط ازت مایع با 10 میلی لیتر استون 80 درصد مخلوط و به خوبی همگن شدند. سپس نمونه‌ها به مدت 5 دقیقه با دور 1500 گرم سانترفیوژ شد. پس از این مرحله، فاز بالایی را برداشته و شدت جذب آن در طول موج‌های 5/440، 6/646 و 6/663 نانومتر که بالاترین جذب کلروفیل a، b و کاروتنویید می باشد، با استفاده از اسپکتروفتومتر UV-visible مدل 1601 خوانده شد. غلظت رنگیزه های مورد نظر با استفاده از فرمول‌های زیر محاسبه گردید:

Chl a (µg/ml) = 12.25 A663.6 - 2.55 A646.6

Chl b (µg/ml) = 20.31 A646.6 - 4.91 A663.6

Chl Total (µg/ml) = 17.76 A646.6 + 7.34 A663.6

Car (µg/ml) = 4.69 A440.5 - 0.267 Chl Total

اسانس گیری

برای استخراج اسانس زوفا از روش تقطیر با آب و دستگاه کلونجر استفاده شد(Chang et al., 2002). بدين ترتيب که مقدار 100 گرم از گیاه خشک زوفا را در بالن ریخته و به آن آب مقطر افزوده شد تا به طور کامل گیاه را بپوشاند. پس از سوار کردن دستگاه کلونجر، به مدت 3 ساعت اجازه داده شد که گیاه در آب بجوشد. اسانس به دست آمده در ظرفهاي مخصوص تا زمان آنالیز در دمای 20- درجه سانتی گراد در فریزر نگهداري شد.

تجزیه اسانس

اسانسهای بدست آمده با دستگاه های کروماتوگراف گازی (GC) و گاز کروماتوگراف متصل به طیف سنج جرمی (GC/MS) ساخت شرکت Agilent آمریکا شناسایی شد.

ستون HP-5MS (پنج درصد قطبی) به طول 30 متر، قطر داخلی 25/0 میلی متر و ضخامت لایه ساکن 25/0 میکرومتر برای جداسازی استفاده شد. دمای آون با 3 دقیقه توقف در 40 درجه سانتی گراد، تا 70 درجه سانتی گراد با سرعت 3 درجه سانتی گراد در دقیقه با 5 دقیقه توقف، تا 210 درجه سانتی گراد با سرعت 7 درجه سانتی گراد در دقیقه و در نهایت تا 290 درجه سانتی گراد با سرعت 40 درجه سانتی گراد در دقیقه با 10 دقیقه توقف برنامه ریزی شد. دمای دتکتور دستگاه 300 درجه سانتی گراد و از گاز هلیم با سرعت جریان 2/1 میلی لیتر بر دقیقه به عنوان گاز حامل استفاده شد. ولتاژ منبع یونیزاسیون طیف سنج جرمی 70 الکترون ولت، دمای منبع یونیزاسیون 230 درجه سانتی گراد و دمای چهار قطبی 150 درجه سانتی گراد تنظیم و روش یونیزاسیون EI انتخاب شد. محدوده اسکن طیف ها از 50 تا 550 دالتون تنظیم شد. جهت شناسایی و تایید طیف ها، شاخص بازداری(RI) آنها با استفاده از طیف های جرمی مخلوط آلکان های نرمال محاسبه شد(Kovats, 1958) و شاخص های موجود در کتب مرجع (Adams, 2007) و اطلاعات موجود در کتابخانه های Weilly و NIST مورد استفاده قرار گرفت. درصد هر یک از ترکیب ها با توجه به سطح زیر منحنی طیف کروماتوگرام دستگاه GC/MS به دست آمد.

محاسبه آماری: کلیه داده های به دست آمده با استفاده از نرم افزار ver 26 SPSS، مورد تجزیه آماری قرار گرفت. مقایسه میانگین ها در سطح احتمال 5% با استفاده از آزمون دانکن انجام گرفت.

نتایج

شاخص های رشد و رنگدانه های فتوسنتزی. تجزیه واریانس و میانگین اثر محلول پاشی کیتوزان، پوست میگو و محلول های توام کیتوزان و پوست میگو بر طول ساقه، وزن تر و خشک اندام هوایی و رنگدانه های فتوسنتزی زوفا در به ترتیب در جدول شماره 2 و 3 نشان داده شده است. مقایسه میانگین داده ها نشان می دهد

جدول 2: تجزیه واریانس شاخص های رشد و رنگدانه های فتوسنتزی زوفا

منابع تغییر

(S.O.V)

درجه آزادی (d.f)

میانگین مربعات (M.S)

طول ساقه

وزن تر اندام هوایی

وزن خشک اندام هوایی

کلروفیل a

کلروفیل b

کلروفیل کل

کاروتنوییدها

کیتوزان (C)

n.s534/0

n.s 944/3

n.s 276/0

n.s 001/0

n.s 184/0

n.s 538/0

n.s 184/0

میگو(S)

*438/15

n.s 627/21

n.s 255/1

n.s 504/0

n.s 202/0

n.s 948/0

n.s 012/0

S × C

n.s 806/3

n.s 591/3

n.s 213/0

n.s 060/0

n.s 068/0

n.s 440/0

n.s 031/0

خطا

192

427/3

726/7

545/0

426/0

495/0

288/1

248/0

ضریب تغییرات (CV%)

050/0

057/0

070/0

071/0

174/0

088/0

229/0

ns: عدم اختلاف معنیدار ، *: اختلاف معنیدار در سطح احتمال 5 درصد ، **: اختلاف معنیدار در سطح احتمال 1 درصد

جدول 3 : اثر محلول پاشی کیتوزان و پوست میگو و برهمکنش آنها بر شاخص های رشد و رنگدانه های فتوسنتزی زوفا

شاخص ها	طول ساقه(cm)	وزن تر اندام هوایی(g)	وزن خشک اندام هوایی(g)	کلروفیل a (µg/ml )	کلروفیل b (µg/ml )	کلروفیل کل (µg/ml )	کاروتنوییدها (µg/ml )
سطوح محلول پاشی	طول ساقه(cm)	وزن تر اندام هوایی(g)	وزن خشک اندام هوایی(g)	کلروفیل a (µg/ml )	کلروفیل b (µg/ml )	کلروفیل کل (µg/ml )	کاروتنوییدها (µg/ml )
آب مقطر(شاهد)	56/40 ab	74/49a	36/10a	20/8a	44/3a	64/11a	81/1a
کیتوزان 25/0	91/38 ab	26/47a	85/9a	95/7a	36/3a	32/11a	90/1a
کیتوزان 5/0	82/37 b	29/46a	43/9a	90/7a	38/3a	28/11a	04/2a
میگو 5/2	ab 62/40	03/50a	43/10a	32/8a	42/3a	74/11a	82/1a
میگو 5/0	67/40ab	56/50a	54/10a	38/8a	45/3a	83/11a	85/1a
C1×S1	99/41a	82/50a	62/10a	47/8a	67/3a	14/12a	87/1a
C1×S2	a63/41	11/51a	65/10a	45/8a	53/3a	98/11a	04/2a
C2×S1	57/41a	87/49a	39/10a	54/8a	94/3a	49/12a	08/2a
C2×S2	a68/41	29/50a	51/10a	40/8a	83/3a	23/12a	91/1a

* بر اساس آزمون دانکن حروف غیر مشابه بیانگر اختلاف معنی دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد

C1 : کیتوزان 25/0 گرم در لیتر ، C2 : کیتوزان 5/0 گرم در لیتر، S1: میگوی 5/2 گرم در لیتر، S2 : میگوی 5 گرم در لیتر

جدول 4: تحزیه واریانس درصد اسانس و ترکیبات شیمیایی مهم اسانس زوفا

ns: عدم اختلاف معنیدار ، *: اختلاف معنیدار در سطح احتمال 5 درصد ، **: اختلاف معنیدار در سطح احتمال 1 درصد

منابع تغییر

(S.O.V)

درجه آزادی (d.f)

میانگین مربعات (M.S)

درصد اسانس

Sabinene

β-Pinene

β-Myrcene

β-Phellandrene

ɣ-Terpinene

Linalool

trans-Pinocamphone

trans-Pinocarvone

cis-Pinocamphone

Myrtenol

β-Caryophyllene

Germacrene- D

Bicyclogermacrene

Elemol

کیتوزان (C)

ns 009/0

ns 294/0

** 649/23

* 647/0

ns 770/1

** 503/0

* ۱۵۵/۰

ns ۲۷۷/۱

ns ۸۶۱/۲

ns ۷۶۶/۲۷

* 348/1

ns 088/0

ns 621/0

ns 679/1

ns 157/0

میگو (S)

ns 001/0

*253/1

** 075/18

ns 414/0

ns 093/0

** 915/0

ns ۰۸۶/۰

ns ۰۷۷/۰

* ۲۷۷/۵

ns ۱۳۰/۳۵

ns 541/0

ns 105/0

* 642/2

* 515/3

ns 826/3

S×C

ns 003/0

ns 249/0

ns 960/5

ns 147/0

ns 664/0

* 167/0

ns ۰۹۹/۰

* ۷1۳/۴

ns ۳۰۱/۰

ns ۶۶۵/۵۰

ns 189/0

ns 034/0

ns 497/0

ns 154/1

* 499/6

خطا

004/0

216/0

759/2

122/0

557/0

048/0

۰۳۵/0

۲8۲/1

۳۵۷/۱

0۶۸/2۶

247/0

172/0

554/0

625/0

043/2

(CV%)

251/0

294/0

232/0

277/0

417/0

421/0

۲۶۱/۰

۴۷۶/۰

۳۷۶/۰

۱۱۶/۰

187/0

300/0

351/0

311/0

511/0

جدول 5 : اثر محلول پاشی کیتوزان و پوست میگو و برهمکنش آنها بر درصد اسانس و ترکیبات شیمیایی مهم زوفا

ترکیبات

Essential oil percentage

Sabinene

β-Pinene

β-Myrcene

β-Phellandrene

ɣ-Terpinene

Linalool

trans-Pinocamphone

trans-Pinocarvone

cis-Pinocamphone

Myrtenol

β-Caryophyllene

Germacrene D

Bicyclogermacrene

Elemol

سطوح محلول پاشی

آب مقطر

177/0b

91/1ab

88/11b

86/1ab

80/2a

14/1abc

93/0a

12/3ab

24/3ab

19/43b

79/2ab

35/1a

44/2a

01/3a

86/1c

کیتوزان 25/0

279/0ab

41/1b

31/8c

05/1c

67/1ab

33/0e

03/1a

78/1b

83/3ab

96/51ab

56/3a

21/1a

70/2a

60/3a

80/4ab

کیتوزان 5/0

299/0a

42/1b

56/8c

65/1abc

05/1b

48/0de

05/1a

54/3ab

87/3ab

09/55a

65/3a

40/1a

90/2a

99/3a

00/4abc

میگو 5/2

220/0ab

61/1b

28/10bc

31/1bc

19/2ab

12/1bc

43/0b

68/2ab

13/3ab

22/48ab

07/3ab

49/1a

89/2a

30/4a

22/5a

میگو 5

224/0ab

72/2a

04/15a

15/2a

10/2ab

29/1ab

96/0a

39/1b

84/1b

72/47ab

24/2b

17/1a

14/2ab

87/2ab

15/2bc

C1×S1

230/0ab

85/1ab

04/10bc

27/1bc

05/2ab

79/0cd

99/0a

21/3ab

97/3ab

92/43b

24/3a

10/1a

62/2a

07/3a

91/2abc

C1×S2

253/0ab

91/1ab

47/9bc

47/1bc

87/1b

04/1bc

91/0a

45/4a

91/2ab

82/45ab

34/3a

11/1a

99/0b

56/1b

27/2bc

C2×S1

252/0ab

84/1ab

63/9bc

56/1abc

30/1ab

02/1bc

03/1a

05/2b

79/4a

58/46ab

39/3a

27/1a

73/2a

58/3a

82/2abc

C2×S2

246/0ab

27/2ab

13/12b

79/1ab

09/2ab

54/1a

98/0a

55/2ab

77/2ab

79/47ab

02/3ab

07/1a

20/2ab

12/3a

00/3abc

* بر اساس آزمون دانکن حروف غیر مشابه بیانگر اختلاف معنی دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد

C1 : کیتوزان 25/0 گرم در لیتر ، C2 : کیتوزان 5/0 گرم در لیتر، S1: میگوی 5/2 گرم در لیتر، S2 : میگوی 5 گرم در لیتر

که محلول پاشی کیتوزان به ویژه با غلظت 5/0 گرم در لیتر موجب کاهش طول ساقه، وزن تر و خشک اندام هوایی، کلروفیل a و b ، کلروفیل کل و افزایش کاروتنوییدها نسبت به گروه شاهد شد. محلول پاشی پوست میگو و تیمارهای توام کیتوزان و پوست میگو بر همه شاخص های مزبور اثر مثبت داشت. با این حال بر اساس آزمون دانکن اثر هیچ یک از تیمارها نسبت به گروه شاهد معنی دار نبود(05/0 ≤P).

اسانس. درجدول شماره 4 و 5 تجزیه واریانس و میانگینهای درصد اسانس و ترکیبات شیمیایی مهم زوفا در سطوح مختلف محلول پاشی کیتوزان، پوست میگو و محلول های توام کیتوزان و پوست میگو نشان داده شده است. اسانس به دست آمده از روش تقطیر با آب اندام هوایی زوفا در همه تيمارها به رنگ زرد و شفاف بود و سيس پينوكامفون و پس از آن بتا - پینن بالاترین درصد ترکیب شیمیایی اسانس زوفا را تشکیل می دادند. در تجزيه اسانس زوفا توسط دستگاه GC/MS، 33 تركيب شيميايي شناسايي شد كه 22 تركيب از گروه منوترپن ها، 10 تركيب جزو سزكويي ترپنها و يك تركيب فنيل پروپانوييد بود كه در

شکل 1 : نمونه از کروماتوگرام اسانس های زوفا (Hyssopus officinalis) تحت تیمارهای محلول پاشی کیتوزان و پوست میگو (تصویر اول ، وسط و آخر به ترتیب مربوط به یکی از تکرارهای شاهد، محلول پاشی های کیتوزان و پوست میگو است)

گیاهان شاهد در مجموع 15/89 درصد از کل اسانس را تشکیل می داد. مطابق جدول 5، تیمارهای مختلف محلول پاشی باعث افزایش درصد اسانس و سیس پینوکامفون نسبت به گروه شاهد شد ولی به لحاظ آماری تنها اثر محلول پاشی کیتوزان 5/0 گرم در لیتر معنی دار بود(05/0 ≥ (P. اثر افزایشی پوست میگو نسبت به کیتوزان بر مقدار اسانس بسیار کمتر بود. دومین ترکیب غالب اسانس زوفا یعنی بتا- پینن تحت تیمارهای کیتوزان به طور معنی داری نسبت به گروه شاهد کاهش و با محلول پاشی پوست میگوی 5 گرم در لیتر افزایش پیدا کرد (05/0 ≥ (P. در کل کیتوزان و پوست میگو باعث ایجاد یک ترکیب جدید و یا از بین رفتن یک ترکیب نشدند ولی موجب تغییر درصد اجزای تشکیل دهنده اسانس شدند.

بحث

در این پژوهش همان طور که در جدول شماره 3 نشان داده شد، شاخص های رشدی طول ساقه، وزن تر و خشک اندام هوایی زوفا نسبت به گروه شاهد کاهش پیدا کرد، البته این اثرات به لحاظ آماری معنی دار نبود(05/0 ≤ P). Bittelli و همکاران (2001(گزارش دادند که وزن تر و خشک گیاهان فلفل تیمار شده با کیتوزان اختلاف معنی داری با گیاهان شاهد نداشته است (Bittelli et al., 2001). همچنین Limpanavech و همکاران( 2008) گزارش دادند که کیتوزان هیچ تاثیر قابل توجهی بر وزن تر و خشک و سطح برگ در ارکیده دندروبیوم نداشت و تنها موجب افزایش تولید گل در آن شد( Limpanavek et al., 2008). بنا بر گزارش Hanafy Ahmed و همکاران (2016) محلول پاشی کیتوزان با غلظت های 250 و 500 ppm بر درختان پرتقال واشنگتون ناول در دو فصل متوالی و دو باغ مختلف اثر معنی داری بر شاخص های رشد( ارتفاع گیاه، تعداد برگ و سطح برگ) نداشت. همچنین محلول پاشی برگی ذرت و سویا با کیتوزان نیز هیچ تاثیری بر ارتفاع گیاه، طول ریشه، سطح برگ و کل توده خشک نداشت ( et al., 2010, Hanafy Ahmed et al., 2016 El Hadrami).

کیتوزان به عنوان ضد تعرق عمل میکند. این ماده فعالیت آبسیزیک اسید را القا نموده و موجب بسته شدن روزنه ها می شود(Hidangmayum et al., 2019). گزارش شده که محلول پاشی کیتوزان موجب کاهش گشودگی روزنه در گوجه فرنگی وcommunis Commelina میشود. کاهش گشودگی روزنه ها توسط کیتوزان باید منجر به مهار رشد به دلیل کاهش تثبیت دی اکسید کربن شود(Limpanavek et al., 2008). با ااین حال، گزارش های زیادی افزایش رشد در گیاهان تحت تیمار با کیتوزان را نشان میدهد. به عنوان مثال کیتوزان به عنوان محرک رشد در گیاهان زراعی مختلف مانند لوبیا، سیب زمینی، تربچه، ژربرا، سویا کلم و سایر محصولات گزارش شده است. گزارش ها حاکی است که کیتوزان تاثیر زیادی بر سرعت رشد اندام هوایی، ریشه، گلدهی و تعداد گلها دارد(Chakraborty et al., 2020). برای افزایش رشد گیاه، کاربرد کیتوزان باید در غلظت های مناسب و دفعات مناسب صورت گیرد. استفاده درست از کیتوزان، در دسترس بودن مواد غذایی مورد نیاز گیاه در خاک را برای حمایت از رشد گیاه تقویت میکند. بنا بر گزارش Irawati و همکاران(2019) تیمار کمیری سانان با کیتوزان 20 و 30 میلی گرم در لیتر و تعداد دفعات 4 مرتبه، اثر بهتری بر بیشتر پارامترهای رشد این گیاه داشت(Irawati et al., 2019). همچنین Nurliana و همکاران(2022) گزارش دادند که کاربرد کیتوزان با غلظت 2/0 گرم در لیتر موجب کاهش اثر تنش خشکی و حفظ رشد کاهو می شود ولی با غلظت بالاتر(4/0 و 6/0 گرم در لیتر) رشد آن را کاهش می دهد(Nurliana et al., 2022).

کیتوزان رشد گیاه را با افزایش جذب و فراهمی آب و مواد مغذی مهم از طریق تنظیم فشار اسمزی در سلول ها تسهیل می کند. در دهه گذشته، مکانیسم های سیگنال دهی کیتوزان و مشتقات آن برای کنترل فرایندهای رشد و نمو گیاه مورد مطالعه قرارگرفت. یافته های اولیه نشان داد که کیتوزان به فعال کردن آنزیم های هیدرولیز کننده مورد نیاز برای تجزیه و به حرکت در آوردن مواد غذایی اندوخته مانند نشاسته و پروتئین کمک می کند. همچنین می تواند با فعال کردن هورمون های گیاهی از جمله اکسین و سیتوکینین که منجر به افزایش جذب مواد مغذی می شوند، تقسیم سلول های ریشه را تقویت کند. نقش های دیگر آن شامل کمک به جوانه زنی بیشتر بذر، افزایش رشد و نمو گیاهچه و فعال کردن آنزیم های آنتی اکسیدان برای جلوگیری از آسیب احتمالی گونه های اکسیژن فعال (ROS) در زمان جوانه زنی بذر است(Chakraborty et al., 2020). Amin و همکاران (2007) گزارش دادند که فعالیت هایی افزایش دهنده رشد گیاه توسط کیتوزان می تواند مستقیما با تأثیر آن بر روی مکانیسم های فیزیولوژی گیاه شامل جذب مواد مغذی، تقسیم سلولی، طویل شدن سلول، فعال‌سازی آنزیمی و سنتز پروتئین مرتبط باشد (Chakraborty et al ., 2020, Amin et al., 2007).

یافته های این پژوهش(جدول شماره 2 و 3) نشان داد که محلول پاشی های کیتوزان موجب کاهش میزان کلروفیل a، b و کلروفیل کل و افزایش میزان کاروتنوییدها نسبت به گروه شاهد شد. در مقابل، محلول پاشی میگو و محلول های توام کیتوزان و میگو موجب افزایش کلروفیل a، b ، کلروفیل کل و کاروتنوییدها شدند. با این وجود، هیچ کدام از این اثرات به لحاظ آماری معنی دار نبود. بنا بر گزارش Acemi و همکاران (2021) استفاده از کیتوزان با وزن های مولکولی مختلف (1، 5 و 10 کیلودالتون) در تولید کلروفیل a در برگ آروگولا اثر معنی‌داری نداشت ولی باعث افزایش قابل توجه در مقدار کلروفیل b و کاروتنوئیدها شد(Acemi et al., 2021). در یک مطالعه دیگر اثر الیگومرها و پلیمر کیتوزان بر نیلوفر پیچ مورد بررسی قرار گرفت و پژوهشگران دریافتند که هر دو نوع کیتوزان به طور قابل توجهی باعث القای تولید کلروفیل a، b و کاروتنوئیدها می شود(and Acemi, 2019 Kıran Acemi). در گوجه فرنگی با محلول پاشی کیتوزان میزان کلروفیل a، b ،کلروفیل کل و کاروتنوییدها افزایش پیدا کرد(El-Tantawy, 2009, Hussain et al ., 2019).

افزایش میزان رنگدانه های فتوسنتزی در گیاهان پس از تیمار کیتوزان ممکن است به دلیل افزایش هدایت روزنه، سرعت تعرق و اندازه و تعداد سلول باشد. کارایی بالای فتوسنتزی ممکن است به طور غیر مستقیم به تجمع مواد آلی در گیاهان کمک کند. Muley و همکاران (2019) نشان دادند که کیتوزان ممکن است در افزایش تعداد کلروپلاست در هر سلول و سنتز کلروفیل به علت فراهم کردن یک گروه آمین اضافی نقش داشته باشد (Acemi et al., 2021, Muley et al., 2019). پژوهش ها نشان داده که کیتوزان مقدار نیتروژن، پتاسیم و فسفر را در برگ ها بالا می برد. نیتروژن در سنتز کلروفیل و افزایش فرایند فتوسنتز و آسیمیلاسیون دی اکسید کربن نقش دارد. بنا بر برخی گزارش ها استفاده از کیتوزان باعث افزایش رنگدانه های فتوسنتزی در نتیجه افزایش مقدار فسفر می شود (Hussain et al., 2019).

در این پژوهش همان طور که در جدول شماره 5 نشان داده شد، محلول پاشی کیتوزان، پوست میگو و محلول های توام پوست میگو و کیتوزان باعث افزایش درصد اسانس زوفا شد و اثر محلول پاشی کیتوزان 5/0 به لحاظ آماری معنی دار بود. همچنین بیشترین ترکیب شیمیایی اسانس زوفا در همه تیمارها مربوط به سیس پینوکامفون و بتا پینن بود. همه تیمارهای محلول پاشی موجب افزایش درصد سیس پینوکامفون ترکیب اصلی اسانس زوفا نسبت به گروه شاهد شدند. بیشترین میزان سیس پینوکامفون مربوط به تیمارهای کیتوزان با هر دو غلظت 25/0 و 5/0 (96/51 و 09/55 درصد)، گرم در لیتر بود. بتا پینن دومین ترکیب غالب اسانس زوفا با محلول پاشی کیتوزان به طور معنی داری کاهش و با تیمار پوست میگوی 5 گرم در لیتر افزایش پیدا کرد(05/0 ≥P).

افزایش درصد اسانس زوفا در اثر محلول پاشی کیتوزان می تواند به علت نقش آن در افزایش بیوسنتز متابولیت های ثانویه باشد. همچنين کیتوزان یک الیسیتور است و اليسيتورها احتمال دارد با فعال کردن ژن های جدید، آنزيمها و در نتیجه راه اندازی مسيرهاي بيوسنتزي مختلف، منجر به تشكيل متابوليتهاي ثانويه در گیاهان شوند(Mehregan et al., 2017). برخی گزارش ها حاکی است که کیتوزان 5/0 درصد موجب افزایش اوژنول و L – لینالول در Ocimum basilicum L. (Kim et al., 2005) و کیتوزان 1/0 درصد موجب افزایش کارواکرول در مرزنجوش استانبولی¹ شده است( (Yin et al 2012. به طور مشابه، نتایج سایر پژوهشگران هم حاکی است که استفاده از کیتوزان موجب افزایش 1و8 سینئول در مریم گلی (et al., 2018 Vosoughi)، تیمول در آویشن دنایی ( Emami Bistgani et al., 2017) و متیل چاویکول در ریحان (Malekpoor et al., 2017) می شود.

ممکن است کیتوزان نقش سیگنال دهی مهمی در فعال سازی پاسخ های مختلف دفاعی گیاه مانند بیوسنتز برخی از متابولیت های ثانویه داشته باشد(et al., 2021, Alavi Samany et al., 2022 Babaei). الیسیتورهایی مانند کیتوزان ممکن است بر تنظیم بیان ژن و فعالیت آنزیم های مربوط به مسیرهای بیوسنتزی ترکیبات فعال گیاهان دارویی و معطر اثر داشته باشند(Kim et al., 2005, Alavi Samany et al., 2022). به طور كلي اليسيتورها با تحريك پیامهای سلولي و برهمكنش مولكولي در بین گيرندههاي گياهي موجود در سطح غشاي سلولي يا سيتوپلاسمي موجب تشخیص آنها شده، در نتيجه پیام دريافتي توسط سلولهاي گياهي، بيان ژنهاي مرتبط در مسير را تحريك نموده و منجر به سنتز متابوليتهاي ثانويه در گیاهان میشود(and Sakai, 2003 Zhao). کیتوزان باعث تولید فیتوآلکسین ها مانند استیلبن ها و بسیاری از ترکیبات فنلی و ترپنی میشود. بیشتر مقالات منتشر شده در زمینه افزودن کیتوزان به کشتهای سلول گیاهی در این ویترو، اطلاعات مربوط به مکانیسم های دفاعی گیاه را گزارش داده است. با این حال، برخی از نویسندگان کیتوزان را به عنوان الیسیتور برای بهبود تولید ترکیباتی با کاربردهای دارویی، پزشکی و صنعتی مورد آزمایش قرار داده اند. به ویژه سوسپانسیون های سلولی Plumbago rosea تحت تیمار با کیتوزان که برای تولید پلمباژین (یک ترکیب ضد سرطانی، ضد جهش زایی، ضد میکروبی، ضد باروری و حشره کش) مورد استفاده قرار میگیرد. در ریحان کیتوزان مقدار کل ترکیبات فنلی و ترپنی را افزایش داده، به ویژه رزمارینیک اسید و اوژنول که دارای خواص آنتی اکسیدانی قوی، ضد ویروسی، ضد باکتریایی، ضد التهابی، ضد عفونی کننده و بیهوشی هستند(Ferri and Tassoni, 2011). همچنین کیتوزان باعث تجمع ترکیبات فنلی در بسیاری از گونه های گیاهی مانند زردآلو، گیلاس و میوه اژدها ((Cereus enneacanthus شده است(et al 2022 Pongprayoon).

گزارش شده که ضایعات میگو علاوه بر کیتین، پروتیین و لیپید، حاوی مقدار زیادی املاح معدنی شامل نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم و منیزیم است( Mansyur et al., 2021) در مورد اثر محلول پاشی پوست میگو بر گیاهان تا کنون تحقیقی صورت نگرفته و تنها گزارش های کمی در مورد کاربرد ضایعات میگو به صورت کود وجود دارد. به عنوان مثال Salehi و (2019) Safaee گزارش دادند که ضایعات پوست میگو و ماهی به صورت کود بر کلیه صفات کمی و کیفی گلرنگ تاثیر مثبت داشته و کود میگو به دلیل دارا بودن درصد نیتروژن، فسفر، منیزیم و مواد آلی بیشتر نسبت به کود ماهی نتایج بهتری داشته است ( Salehi and Safaee, 2019). ممکن است اثرات مثبت پوست میگو بر ترکیبات شیمیایی اسانس و شاخص های رشد زوفا در این پژوهش هم مربوط به مواد آلی و املاح موجود در آن باشد.

نتیجه گیری نهایی

به طور کلی یافته های این پژوهش نشان داد که محلول پاشی های کیتوزان، پوست میگو و محلول های توام پوست میگو و کیتوزان موجب افزایش درصد اسانس و میزان سیس پینوکامفون مهمترین ترکیب غالب اسانس زوفا شدند ولی از نظر آماری تنها اثر تیمار کیتوزان 5/ گرم در لیتر معنی دار بود. در مقابل، کیتوزان برخلاف پوست میگو و محلول های توام پوست میگو و کیتوزان باعث کاهش نسبی شاخص های رشد، کلروفیل a، کاروفیل b و کلروفیل کل شد. در این پژوهش فقط از پوست میگو استفاده شد در صورتی که ضایعات میگو علاوه بر پوست، حاوی سر، دم، احشا و باقیمانده های گوشتی است. با توجه به نتایج این پژوهش به نظر می رسد، استفاده از کل ضایعات میگو به صورت محلول پاشی و یا با غلظت های بیشتر هم می تواند باعث افزایش معنی دار رشد، همچنین کمیت و کیفیت اسانس گیاه دارویی زوفا شود که در این صورت هم از نظر اقتصادی به صرفه خواهد بود و هم می تواند به کاهش آلودگی محیط زیست کمک کند.

Refrences

Acemi, A., Gun Polat, E., Cakir, M., Demiryurek, E., Yavuz, B. and Ozen, F. (2021). Molecular weight and concentration of chitosan affect plant development and phenolic substance pattern in arugula. Notulae Botanicae Horticulture Agrobotanici Cluj-Napoca. 49(2):12296.

Acimovic, M., Varga, a., Cvetkovic, M., Lato, P., Loncar, B., Ignjatov, M. and Zeremski, T. (2021). Chemical composition of Hyssop cv. ʺDomaci ljubicastiʺ essential oil and its antimicrobial activity. Ratar. Povrt. 58(1): 23-30.

Adams, R.P., (2007). Identification of essential oil components by gas chromatography/quadrupole mass spectroscopy. Illinois: Allured Publishing Corporation, Carol Stream.

Akakuru, O.U., Louis, H., Amos, P., Akakuru, O.C., Nosike, E. and Ogulewe, E. (2018). The Chemistry of Chitin and Chitosan Justifying their Nanomedical Utilities. Biochemistry and Pharmacology. 7:1.

Alavi Samany, S. M., Ghasemi Pirbalouti, A. and Malekpoor, F. (2022). Phytochemical and morpho-physiological changes of hyssop in response to chitosan-spraying under different levels of irrigation. Industrial Crops and Products. 176, 114330.

Amin, A.A., Rashad EL-Sh, M. and EL-Abagy, H.M.H. (2007). Physiological effect of indole-3-butyric acid and salicylic acid on growth, yield and chemical constituents of onion plants. Applied Sciences Research. 3(11):1554–1563.

Babaei, K., Moghaddam, M., Farhadi, N. and Ghasemi Pirbalouti, A. (2021). Morphological, physiological and phytochemical responses of Mexican marigold (Tagetes minuta L.) to drought stress. Science Horticulture. 284, 110116.

Bittelli, M., Flury, M., Campbell, G.S. and Nichols, E.J. (2001). Reduction of transpiration through foliar application of chitosan. Agriculture For Meteorol. 107: 167–175.

Chakraborty, M., Hasanuzzaman, M., Rahman, M., Rahman Khan, A., Bhowmik, P., Mahmud, N.U., Tanveer, M. and Slam, T. (2020). Mechanism of plant growth promotion and disease suppression by chitosan biopolymer. Agriculture. 10 (624): 1-30.

Chang, C.C., Yang, M.H., Wen, H.M. and Chern, J.C. (2002). Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of food and drug analysis, 10(3).

El Hadrami, A., Adam, L.R., El Hadrami, I. and Daayf, F. (2010). Chitosan in Plant Protection. Marine Drugs. 8: 968-987.

El-Tantawy, EM, (2009). Behavior of tomato plants as affected by spraying with chitosan and aminofort as natural stimulator substances under application of soil organic a amendments. Pakistan journal of Biology Sciences. 12: 1164-1173.

Emami Bistgani, Z., Siadat, S. A., Bakhshandeh, A., Pirbalouti, A. G., and Hashemi, M., (2017). Interactive effects of drought stress and chitosan application on physiological characteristics and essential oil yield of Thymus daenensis Celak, Crop Science. 5(5): 407–415.

Ferri, M., and Tassoni, A. (2011). Chitosan as elicitor of health beneficial cell secondary metabolites in in vitro plant cultures. Handbook of Chitosan Research and Applications. Nova Science Publishers, Inc. Chapter 22.

Hamedi, S. (2016). Determination of the Scientific Name of Zoufa: A Traditional persian medicinal plant. Traditional and Integrative Medicine. 1(2): 79-81.

Hanafy Ahmed, A.H., Aboul-Ella Nesiem, M.R., Allam, H.A. and El-Wakil, A.F. (2016). Effect of preharvest chitosan foliar application on growth, yield and chemical composition of Washington navel orange trees grown in two different regions. African Journal of Biochemistry Research. 10(7): 59-69.

Hidangmayum, A., Dwivedi, P., Katiyar, D. and Hemantaranjan, A. (2019). Application of chitosan on plant responses with special reference to abiotic stress. Physiology and molecular biology of plants. 25(2):313–326.

Hikal, W. M., and Said-Al Ahl, H.A.H. (2017). Anti-leishmanial activity of Hyssopus officinalis: A Review. International Journal of Environmental Planning and Management. 3(2): 10-15.

Hussain, I., Ahmad, S., Ullah, I., Ahmad, I., Alam, M., Khan, S. and Ayaz, S. (2019). Foliar application of Chitosan modulates the morphological and biochemical characteristics of tomato. Asian Journal Agriculture and Biology. 7(3):365-372.

Irawati, E.B., Sasmita, E.R. and Suryawati, A. (2019). Application of chitosan for vegetative growth of kemiri sunan plant in marginal land. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 250, 012089.

Katiyar, D., Hemantaranjan, A. and Singh, B. (2015). Chitosan as a promising natural compound to enhance potential physiological responses in plant. Indian journal plant physiology. 20(1):1–9.

Kim, H.J., Chen, F., Wang, X. and Rajapakse, N.C. (2005). Effect of chitosan on the biological

properties of sweet basil (Ocimum basilicum L.). Journal Agriculture Food Chemistry. 53, 3696–3701.

Kıran Acemi, R and Acemi, A (2019). Polymerization degree-dependent changes in the effects of in vitro chitosan treatments on photosynthetic pigment, protein, and dry matter contents of Ipomoea purpurea. EuroBiotech Journal. 3(4):197-202.

Kovats, E., (1958). Gaz-chromatographische Charakterisierung organishcher Verbindungen. Teil 1: Retentionsindices aliphatischer Halogenide, Alkohole, Aldehyde und Ketone. Helvetica Chimica Acta, 41(7): 1915–1932.

Limpanavech P., Chaiyasuta S., Vongpromek R., Pichyangkura R., Khunwasi C., Chadchawan S., Lotrakul P., Bunjongrat R., Chaidee A. and Bangyeekhun T. (2008). Chitosan effects on floral production, gene expression, and anatomical changes in the Dendrobium orchid. Scientia Horticulturae. 116: 65–72.

Mansyur, N.I., Hanudin, E., Purwanto, B.H. and Utami S.N.H. (2021). The nutritional value of shrimp waste and its response to growth and N uptake efficiency by Corn. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 748, 012013

Malekpoor, F., Ghasemi Pirbalouti, A. and Salimi, A. (2016). morphological Effect of foliar application of chitosan on morphological and physiological characteristics of basil under reduced irrigation. Research on crops. 17 (2): 354-359

Malekpoor, F., Ghasemi Pirbalouti, A., Salimi, A. and Momtaz, H. (2017). Effects of chitosan on gene expression of chavicol-O-methyl transferase and phenylpropanoid components of Ocimum basilicum (purple cultivar) under water deficit. Cellular and molecular research (Iranian journal of biology). 30(3): 294-282.

Mehregan, M., Mehrafarin, A., Labbafi, M.R. and Naghdi Badi H. (2017). Effect of different concentrations of chitosan biostimulant on biochemical and morpho physiological traits of stevia plant (Stevia rebaudiana Bertoni). Journal of medicinal plants.16 (62): 169-181.

Muley, A.B., Shingote, P.R., Patil, A.P., Dalvi, S.G. and Suprasanna, P. (2019). Gamma radiation degradation of chitosan for application in growth promotion and induction of stress tolerance in potato (Solanum tuberosum L.). Carbohydrate Polymers. 210:289-301.

Nirmal, N.P., Santivarangkna, C., Rajput, M.S. and Benjakul, S. (2020). Trends in shrimp processing waste utilization: An industrial prospective. Trends in Food Science and Technology. 103: 20-35

Nurliana, S., Fachriza, S., Hemelda, M.N. and Yuniati, R. (2022). Chitosan application for maintaining the growth of lettuce (Lactuca sativa) under drought condition. The 4th International Conference on Food and Agriculture. Series: Earth and Environmental Science. 980.

Pongprayoon ,W., Siringam, T., Panya, A. and Roytrakul, S. (2022). Application of chitosan in plant defense responses to biotic and abiotic stresses. Applied science and engineering progress. 15(1): 3865.

Porra R.G., Thompson A., and Kriedelman P.E. (1989). Determination of accurate extraction and simultaneously equation for assaying chlorophyll a and b extracted with different solvent: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy. Biochimica Biophysica Acta. 975(3): 384-394.

Reddy, A.R., Chaitanya, K.V. and Vivekanandan, M. (2004). Drought induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology. 161:1189-1202.

Salehi, M., and Safaee, M. (2019). The effect of applying organic fertilizer with fish and shrimp origin on some quantitative and qualitative traits of Carthamus tinctorious L. Electronic Journal of Crop Production, 11(4): 135-145.

Vosoughi, N., Gomarian, M., Ghasemi Pirbaloutic, A., Khaghani, S. and Malekpoor, F. (2018). Essential oil composition and total phenolic, flavonoid contents, and antioxidant activity of sage (Salvia officinalis L.) extract under chitosan application and irrigation frequencies. Industrial Crops and Products 117: 366–374.

Yin, H., Frette, X.C., Christensen, L.P. and Grevsen, K. (2012). Chitosan oligosaccharides promote the content of polyphenols in Greek oregano (Origanum vulgare ssp. hirtum). Journal Agriculture Food Chemistry. 60: 136–143.

Zhao, J. and Sakai, K., (2003). Multiple signaling pathways mediate fungal elicitor induced

betathujaplicin biosynthesis in Cupressus lusitanica. Cell Cultures. 4: 647-656.

Zhao, J., Davis, L.C. and Verpoorte, R. (2005). Elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites. Biotechnology advances. 23: 283 - 333.

Zhu, L.W., Zhung, J.J. and Tang, Y.J. (2008). Significance of fungal elicitors on the production of ganoderic acid and Ganoderma polysaccharides by the submerged culture of medicinal mushroom Ganoderma lucidum. Process Biochemistry. 43: 1359 – 1370.

The effect of foliar application of chitosan and shrimp skin powder on photosynthetic pigments, some growth parameters and essential oil of the medicinal plant Hyssopus officinalis

Abstract

One of the methods to increase the secondary metabolites production in plants is to use elicitors and chitosan is a biotic elicitor obtained from the deacetylation of chitin in the outer shell of crustaceans such as shrimp. Shrimp skin is part of shrimp solid waste discarded in large amount every year. This research was carried out to investigate the effect of foliar application of chitosan elicitor (0.25 and 0.5 g/l) and shrimp skin powder (2.5 and 5 g/L), on medicinal plant Hyssopus officinalis in potted form at the Experimental Farm of Islamic Azad University, Shahre-kord Branch during spring to fall 2017. The essential oils obtained from aerial part of hyssop by Clevenger device. The essential oils were analyzed by GC-FID and GC/MS. Totally, 33 compounds identified representing more than 89-95% of the oil composition. The predominant components of the essential oil in all treatments were cis-pinocamphon (43.19-55.09%) and beta-pinene (8.31-15.04%). Foliar application of chitosan, shrimp skin and shrimp skin × chitosan increased the percentage of essential oil and cis-pinocamphon, but statistically only the effect of chitosan 0.5 was significant. Chitosan treatments decreased plant height, shoot fresh and dry weight, chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll of hyssop but shrimp skin and chitosan × shrimp skin solutions increased. Although, no one was significant. According to the results of this study, it seems that in addition to chitosan, shrimp skin with higher concentrations can be used to increase effective substances of the medicinal plant Hyssopus officinalis.

Key words: chitosan, essential oil, Hyssopus officinalis, shrimp skin

[1] Origanum vulgare ssp. hirtum