بررسی اثرات تنش خشکی و سالیسیلیک اسید بر برخی صفات رشدی، رنگیزه‌های فتوسنتزی و عملکرد اسانس نعناع فلفلی (Mentha piperita L.)

علی صالحی ساردویی ¹ ( گروه علوم باغبانی، دانشکده تولیدات گیاهی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان )

تاریخ ارسال : 1398/03/29 تاریخ تایید : 1399/06/23

کلید واژه: خشکی, عملکرد اسانس, صفات رویشی, اورتو هیدروکسی بنزوئیک اسید,

چکیده مقاله :

به‌منظور بررسی تأثیر سالیسیلیک اسید بر صفات رشدی، رنگیزه‌های فتوسنتزی و میزان اسانس نعناع فلفلی تحت تنش خشکی، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتورها شامل تنش خشکی در جهار سطح (90 (شاهد)، 75، 45 و 25 درصد ظرفیت زراعی) و سالیسیلیک اسید در دو سطح (صفر (شاهد) و 60 پی پی ام) بود. صفات مورد ارزیابی شامل ارتفاع گیاه، تعداد شاخه فرعی، طول شاخه فرعی، تعداد گره، وزن تر و خشک گیاه، وزن تر و خشک ریشه، کلروفیل a، b، کل و کاروتنوئیدها، درصد و عملکرد اسانس بود. اندازه‌گیری رنگیزه‌ها با دستگاه اسپکتروفتومتری و اسانس توسط دستگاه اسانس‌گیر آنالیز گردید. نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که اثر تنش خشکی بر تمام صفات مورد مطالعه در سطح احتمال آماری یک درصد معنی‌دار بود. اثر متقابل تنش خشکی در هورمون اسید سالیسیلیک برای صفات طول شاخه فرعی، وزن تر و خشک بوته، کلروفیل a، b، و کل، درصد و عملکرد اسانس معنی‌دار بود. تنش موجب کاهش تمامی صفات (به جز وزن تر و خشک ریشه) شد و کاربرد اسید سالیسیلیک موجب کاهش اثرات تنش شده به‌طوری که بالاترین مقدار این صفات از 60 پی پی ام اسید سالیسیلیک به‌دست آمد با توجه به اثرات متقابل بیشترین مقدار درصد و عملکرد اسانس از 90 درصد ظرفیت زراعی و کاربرد اسید سالیسیلیک حاصل گردید. در مجموع کاربرد این هورمون سبب بهبود خصوصیات کمی و کیفی نعناع فلفلی تحت تنش خشکی گردید.

چکیده انگلیسی :

The current research was conducted with the aim to investigate the effect of salicylic acid on the growth traits, photosynthetic pigments and the amount of essential oil in Mentha piperita under drought stress. The factorial experiment was carried out in the form of randomized complete block design and with three repetitions. Factors included irrigation round at four levels (90 (control), 75, 45, and 20% field capacity) and salicylic acid at two levels (zero (control) and 60 ppm). The investigated traits included the plant height, number of lateral branches, length of lateral branches, number of nodes, fresh and dry weight of the plant, fresh and dry weight of the stem, chlorophyll a, b, and total, carotenoids, and essential oil percentage and yield. Results from this experiment showed that the effect of drought stress on all studied traits was significant at the statistical level of 1%. The mutual effect of drought stress on salicylic acid hormone for the length of lateral branches, fresh and dry weight of the plant, chlorophyll a, b, and total, and essential oil percentage and yield traits was significant. Stress caused a reduction in all traits except for fresh and dry weight of the stem; and the use of salicylic acid led to the reduced effects of stress such that the highest values of these traits were obtained from 60 ppm salicylic acid. Given the mutual effects, the highest values of essential oil percentage and yield obtained from 90% of field capacity and application of salicylic acid. Overall, the application of this hormone led to the improvement of qualitative and quantitative characteristics of Mentha piperita under drought stress.

متن کامل:



بررسی  تاثیر تنش  کمبود آب و سالیسیلیک اسید بر برخی صفات رشدی، رنگیزه­های فتوسنتزی و عملکرد اسانس نعناع فلفلی (Mentha piperita L.)

 

 

 

 

 

چکید

به‌منظور بررسی تأثیر سالیسیلیک اسید بر صفات رشدی، رنگیزه­های فتوسنتزی و میزان اسانس نعناع فلفلی تحت تنش  کمبود آب، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد.  عوامل آزمایشی شامل تنش کمبود آب در  چهار سطح (90 (شاهد)، 75، 45 و 25 درصد ظرفیت زراعی) و سالیسیلیک اسید در دو سطح (صفر (شاهد) و 60 پی پی ام) بود. صفات مورد ارزیابی شامل ارتفاع  بوته، تعداد شاخه فرعی، طول شاخه فرعی، تعداد گره، وزن تر و خشک  بوته، وزن تر و خشک ریشه، محتوای کلروفیل a، b، کل و کاروتنوئیدها، درصد و عملکرد اسانس بود.  . نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که اثر تنش خشکی بر  صفات مورد مطالعه در سطح احتمال آماری یک درصد معنی­دار بود. اثر متقابل تنش خشکی در   اسید سالیسیلیک برای صفات طول شاخه فرعی، وزن تر و خشک بوته،  محتوای کلروفیل a، b، و کل، درصد و عملکرد اسانس معنی­دار بود. تنش کمبود آب موجب کاهش تمامی صفات  به جز وزن تر و خشک ریشه  شد و کاربرد اسید سالیسیلیک موجب کاهش اثرات تنش  کمبود آب شده به­طوری که بالاترین مقدار این صفات از 60 پی پی ام اسید سالیسیلیک به­دست آمد. با توجه به اثرات متقابل بیشترین مقدار درصد و عملکرد اسانس از تیمار90 درصد ظرفیت زراعی و کاربرد اسید سالیسیلیک حاصل گردید. در مجموع کاربرد این هورمون سبب بهبود خصوصیات کمی و کیفی نعناع فلفلی تحت تنش  کمبود آب گردید.

 

کلمات کلیدی: اورتو هیدروکسی بنزوئیک اسید، تنش کمبود آب، صفات رویشی، عملکرد اسانس

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

گیاهان دارویی و ادویه­ای از گیاهان اقتصادی مورد استفاده بشر هستند که مواد شیمیایی مخصوص و فعال مفیدی با مقادیر بسیار کم در پیکره خود تولید و ذخیره می­کنند و سهم بزرگی از فرآوردهای دارویی تجاری را به خود اختصاص می­دهند (28). با توجه به اثرات سوء ناشی از مصرف داروهای شیمیایی، در سال­های اخیر توجه زیادی به کشت گیاهان دارویی شده که با افزایش مصرف آنها نیاز به توسعه کشت، مدیریت و برنامه­ریزی صحیح می­باشد (4).

نعناع فلفلی با نام علمی Mentha piperita L. گیاهی علفی چند ساله اسانس­دار از خانواده نعناعیان (Lamiaceae) می­باشد که در طب سنتی مورد استفاده قرار می­گیرد (38). اسانس نعناع فلفلی برای طعم­دار کردن داروها و مواد خوراکی مانند شربت­های سرفه، خمیر دندان و شوینده­های دهان، آدامس و شیرینی­جات مورد استفاده قرار می­گیرد. از جمله اثرات دارویی این گیاه رفع دردهای روده، محرک عالی معده و کمک­کننده به هضم غذا، تقویت­کننده معده، ضد نفخ، ضدعفونی­کننده، رفع دل پیچه، رقیق کننده صفرا و کاهش کلسترول خون، رفع سردرد، از بین بردن گلو درد و رفع گرفتگی بینی هنگام سرماخوردگی است (13 و 15).

یکی از مهم­ترین زمینه­های تحقیقی در مورد گیاهان دارویی، بررسی شرایط مختلف محیطی تأثیرگذار بر میزان عملکرد کمی و کیفی این گیاهان است. بنابراین بررسی و به­دست آوردن بهترین شرایط محیط کشت که بتواند منجر به تولید گیاهی با بیشترین درصد متابولیت­های ثانویه گردد از مهم­ترین اهداف در تحقیقات مربوط به کشت گیاهان دارویی می­باشد (23). 

عوامل محیطی به­ویژه شرایط تنش­زا، نقش عمده­ای در کمیت و کیفیت گیاهان زراعی و دارویی به­عهده دارند (40). تنش خشکی شایع­ترین تنش محیطی است که به­طور تقریبی موجب محدودیت تولید در 25 درصد زمین­های دنیا شده است (18). این تنش­ها باعث کاهش فتوسنتز، هدایت روزنه­ای، بیوماس، رشد و درنهایت عملکرد گیاه می­شود (1 و 5). در آزمایشی که بر گیاه دارویی شوید انجام شد نشان داد سطوح مختلف تنش خشکی باعث کاهش وزن خشک ریشه، وزن خشک اندام هوایی، ارتفاع و عملکرد اسانس شد اما باعث افزایش درصد اسانس شد (16). با توجه به آزمایش ابراهیمی و همکاران (8) بر گیاه همیشه بهار، با افزایش خشکی، میزان کاروتنوئیدها، کلروفیل a و b به دلیل خسارت به غشاهای کلروپلاستی کاهش یافت. همچنین وزن خشک، ارتفاع تعداد شاخه جانبی، تعداد گل و عملکرد گل همیشه­بهار کاهش یافت.

از روش­های فیزیولوژیکی که در سال­های اخیر برای تخفیف تنش­های محیطی روی گیاهان مختلف استفاده شده است کاربرد خارجی مواد تخفیف دهنده تنش است (41). از جمله این مواد می­توان به سالیسیلیک اسید اشاره کرد که یکی از مولکول­های پیام­رسان مهم است و باعث عکس­العمل گیاه در برابر تنش­های محیطی می­شود و همانند یک آنتی­اکسیدانت غیر آنزیمی نقش مهمی در تنظیم فرایند فیزیولوژیکی در گیاه می­شود. همچنین در افزایش تحمل به تنش­های محیطی از روش­های مختلف به­نژادی و به­زراعی استفاده می­شود. امروزه استفاده از هورمون­ها و شبه هورمون­هایی مانند اسید سالیسیلیک به دلیل ارزانی و کاربرد ساده آن­ها مورد توجه قرار گرفته است (7). اسید سالیسیلیک یا اورتو هیدروکسی بنزوئیک اسید، از ترکیبات فنلی می­باشد که در تعداد زیادی از گیاهان وجود دارد، این ترکیب به­عنوان ماده­ای هورمونی شناخته شده و نقش اساسی در تنظیم فعالیت­های فیزیولوژیکی مختلف مانند رشد، تکامل گیاه، جذب یون، فتوسنتز و جوانه­زنی بذور تحت تنش­های خشکی و شوری نشان داده شده است (9، 20 و 24). اسید سالیسیلیک بر رشد و عملکرد گیاهان تأثیر زیادی داشته است از اینرو این ماده به عنوان یک راهکار ارزشمند به­ویژه در عرصه فعالیت­های نوین کشاورزی در خصوص گیاهان دارویی می­تواند مطرح گردد. این اسید نقش مهمی در رشد و نمو گیاهان دارد (24، 30 و 38). غریبی (11) اثر اسید سالیسیلیک را بر دو گیاه ریحان و مرزنجوش مورد مطالعه قرار داد و طبق نتایج افزایش ارتفاع گیاه، تعداد (شاخه، گره و برگ) در بوته، سطح برگ، وزن خشک و تر و کربوهیدرات کل در غلظت 4-10 مولار اسید سالیسیلیک حاصل گردید. همچنین کاربرد اسید سالیسیلیک در همین غلظت باعث افزایش کمیت و کیفیت اسانس ریحان شد. طبق نتایج مرتضوی و همکاران (32) بکارگیری اسید سالیسیلیک تأثیر معنی­داری در سطح یک درصد بر صفات ارتفاع گیاه، میزان آنتوسیانین، میزان کلروفیل، وزن تر ریشه داشت. همچنین اسید سالیسیلیک بیوسنتز اتیلن و حرکت روزنه­ها را تحت تأثیر قرار می­دهد، افزایش سطح کلروفیل و رنگیزه کاروتنوئیدها، سرعت فتوسنتز و تغییر فعالیت آنزیم­های مهم از دیگر نقش­های سالیسیلیک است (12). با توجه به آزمایش نعمت­الهی و همکاران (33) بر گیاه آفتابگردان محلول­پاشی سالیسیلیک اسید با غلظت 100 میکرومولار از طریق افزایش معنی­دار جذب عناصر غذایی ماکرو و رنگدانه­های فتوسنتزی، سبب کاهش خسارت ناشی از تنش خشکی در هر دو رقم آفتابگردان گردید.

مطالعه پژوهش­های انجام شده در کشور حاکی از آن است که تحقیقات ارزشمندی در زمینه تأثیر کاربرد اسید سالیسیلیک جهت کاهش اثرات سوء ناشی از شرایط تنش محصولات زراعی انجام شده است. اما در خصوص تأثیر اسید سالیسیلیک بر رشد و اسانس گیاهان دارویی به­خصوص در گیاه دارویی نعناع فلفلی تحقیقات زیادی انجام نگرفته است. با توجه به ارزش دارویی و غذایی این گیاه و همچنین اثرات سوء تنش­های محیطی مانند خشکی، انجام تحقیق به­منظور ارزیابی کاربرد اسید سالیسیلیک بر گیاه مذکور در کاهش اثرات کم­آبی در کشور امری ضروری و اجتناب­ناپذیر می­باشد. به همین دلیل این پژوهش با هدف بررسی محلول­پاشی اسید سالیسیلیک بر رشد رویشی، رنگیزه­های فتوسنتزی و عملکرد اسانس در گیاه دارویی نعناع فلفلی تحت تنش خشکی انجام گردید.

 

مواد و روش­ها

این پژوهش در سال 1396 به­صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد (با موقعیت جغرافیایی 59 درجه و 36 دقیقه طول شرقی و عرض جغرافیایی 36 درجه و 16 دقیقه شمالی و ارتفاع 985 متر از سطح دریا) به اجرا در آمد.  عوامل آزمایش شامل تنش  ........ در چهار سطح (90، 75، 45 و 25 درصد ظرفیت زراعی)   اسید سالیسیلیک در دو سطح (صفر (شاهد) و 60 پی­پی­ام) بود. برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده شده در گلدان­ها در جدول 1 ارائه شده است.

 

جدول 1: برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش 

بافت خاک	نیتروژن (ppm)	فسفر (ppm)	پتاسیم (ppm)		اسیدیته	ماده آلی (%)			هدایت الکتریکی (dS/m)
لوم- سیلتی	۱۵	۱۳	۱۱۹	۴۷/۷			۰۳/۰	۲/۱

 

آزمایش در گلدان­های پلاستیکی به ارتفاع 35 سانتی­متر و عرض 30 سانتی­متر اجرا شد. نشاهای نعناع فلفلی از قبل در خزانه مزرعه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد آماده و بعد از 6 برگی به گلدان منتقل شد. در هر گلدان 8 بوته کاشته شد. تا زمان سبز شدن، آبیاری به صورت روزانه و سطحی انجام شد و بعد از استقرار گیاه تیمار تنش خشکی اعمال شد. برای تیمارهای که اسید سالیسیلیک استفاده می­شد در هر مرتبه آبیاری سالیسیلیک اسید (سالیسیلیک اسید مورد استفاده مربوط به شرکت مرک بود ) هم با غلظت 60 پی­پی­ام به­کار برده ­شد. محلول مورد نظر با توجه به اندازه گیاه در حجم مناسب تهیه شد.

برای اندازه­گیری رنگیزه­های فتوسنتزی از نمونه­های ترکیبی (دو برگ­ بالایی، دو برگ میانی و دو برگ پایینی) و به روش لیخن تایر (27) استفاده شد.

برای سنجش میزان کلروفیل و کاروتنوئید از روش لیچتالنر (27) استفاده شد. برای این منظور 1/0 گرم از برگهای تازه گیاه در هاون چینی حاوی 15 میلی­لیتر استن 80 درصد سائیده شد و پس از صاف کردن، جذب آن­ها با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج های 2/663 و 8/646 و 470 نانومتر خوانده شد. به منظور تنظیم دستگاه از استن 80 درصد استفاده شد. غلظت رنگیزه­های فتوسنتزی با استفاده از رابطه­های زیر محاسبه گردید.

Chla = 12.25 A663.2 – 2.79 A646.8        

Chlb= 21.21 A646.8 – 5.1 A663.2

ChlT= chla + chlb

Car = (1000A470 -1.8 Chla - 85.02 Chlb )/198

در این فرمول Chl a و Chl b و Chl T و Car به ترتیب غلظت کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها می­باشد. نتایج حاصل از اندازه­گیری مقدار رنگیزه­ها برحسب میلی­گرم بر میلی لیتر گیاه بیان گردید.

وزن تر و خشک  بوته هم با استفاده از ترازوی دیجیتال با 0001/0 خطا اندازه­گیری شد. برای این کار پنچ بوته از هر کدام از گلدان­ها انتخاب و وزن تر و خشک بوته اندازه­گیری شد. برای اندازه­گیری وزن خشک ریشه و بوته ابتدا در آون در دمای 80 درجه سانتی­گراد خشک کرده بعد از چهار ساعت وزن آن اندازه­گیری شد. برای اندازه­گیری ارتفاع بوته   پنچ بوته انتخاب و ارتفاع آنها را اندازه­گیری و ارتفاع پنچ بوته را با هم جمع کرده و تقسیم بر پنچ شد و در نتیجه اندازه ارتفاع هر گلدان به­دست آمد.

عمل استخراج اسانس از شاخه و برگ خشک گیاه نعناع فلفلی و توسط دستگاه اسانس­گیر و از روش آرزمجو (2) استفاده سپس بر حسب وزن خشک گیاه، درصد اسانس تعیین شد. عملکرد اسانس نیز از حاصل­ضرب درصد اسانس در وزن خشک شاخه و برگ گیاه محاسبه شد.

تجزیه واریانس و مقایسه میانگین به وسیله نرم­افزار آماری  SAS نسخه 2/9 محاسبه شدند. میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن و رسم نمودار‌ها با استفاده از نرم افزارExcel  انجام شد.

 

نتایج و بحث

صفات رشدی

ارتفاع بوته و تعداد شاخه فرعی بوته: بر اساس نتایج تجزیه واریانس داده­های ارتفاع و تعداد شاخه فرعی گیاه تحت تأثیر تنش خشکی قرار گرفتند این در حالی بود که اثر ساده اسید سالیسیلیک و اثرات متقابل تنش خشکی و هورمون بر صفات مذکور معنی­دار نشد (جدول 2). مقایسه میانگین­ها نشان داد در طی تنش خشکی ارتفاع و تعداد شاخه فرعی گیاه کاهش یافت. به­طوری که بیشترین ارتفاع و تعداد شاخه فرعی به­ترتیب 66/40 سانتی متر و 50/17 به­دست آمد و با افزایش ظرفیت زراعی مقادیر کاهش یافتند (شکل 1-الف و ب).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2: تجزیه واریانس تأثیر تنش  تنش خشکی (ظرفیت زراعی) و اسید سالیسیلیک بر صفات رشدی نعناع فلفلی

منابع تغییر	درجه آزادی	میانگین مربعات
		ارتفاع بوته	تعداد شاخه در بوته	طول شاخه فرعی	تعداد گره	وزن تر بوته	وزن خشک بوته	وزن تر ریشه	وزن خشک ریشه
بلوک	2	87/12ns	16/2ns	30/0ns	29/0ns	61/6ns	93/0ns	13/42ns	02/0ns
تنش خشکی	3	33/900**	88/301**	78/11**	04/129**	07/560**	85/31**	44/70*	12/24**
اسید سالیسیلیک	1	16/20ns	66/16ns	50/4**	37/30**	52/258**	35/9**	35/144*	64/42**
تنش خشکی × اسید سالیسیلیک	3	16/17ns	55/0ns	59/2*	70/8ns	13/54*	32/0**	56/8ns	49/1ns
خطای آزمایشی	14	54/7	78/3	52/0	19/3	43/10	83/0	70/17	37/2
ضریب تغییرات (درصد)	-	20/11	02/22	60/31	37/17	40/15	20/15	29/24	81/21

**، * و ns به ترتیب معنی­دار در سطح احتمال یک درصد، پنچ درصد و غیر معنی­دار

 

جدول 3: تجزیه واریانس تأثیر تنش  تنش خشکی (ظرفیت زراعی) و اسید سالیسیلیک بر رنگیزه­های فتوسنتزی و اسانس نعناع فلفلی

منابع تغییر	درجه آزادی	میانگین مربعات
		کلروفیل a	کلروفیل b	کلروفیل کل	کاروتنوئیدها	درصد اسانس	عملکرد اسانس
بلوک	2	62/0ns	73/0ns	66/0*	0001/0ns	14/0ns	84/14ns
تنش خشکی	3	45/11**	45/4**	98/27**	30/0**	18/6**	15/795**
اسید سالیسیلیک	1	70/12**	39/1ns	42/22**	24/1**	19/1**	19/118**
تنش خشکی × اسید سالیسیلیک	3	80/3**	54/5**	12/18**	02/0ns	42/0**	21/50*
خطای آزمایشی	14	49/0	60/0	19/0	05/0	03/0	17/13
ضریب تغییرات (درصد)	-	52/10	70/19	36/3	96/40	38/9	79/22

**، * و ns به ترتیب معنی­دار در سطح احتمال یک درصد، پنچ درصد و غیر معنی­دار

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 4: مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش  تنش خشکی (ظرفیت زراعی) و اسید سالیسیلیک بر صفات اندازه­گیری شده نعناع فلفلی

تنش  ......  (ظرفیت زراعی)	اسید سالیسیلیک	طول شاخه فرعی (سانتی­متر)	وزن تر بوته (گرم)	وزن خشک بوته (گرم)	کلروفیل a (میلی گرم بر گرم وزن تر)	کلروفیل b (میلی گرم بر گرم وزن تر)	کلروفیل کل (میلی گرم بر گرم وزن تر)	درصد اسانس (گرم)	عملکرد اسانس (گرم در وزن خشک بوته)
90	کاربرد	66/5a	42/39a	90/9a	10/9a	18/6a	28/15a	83/3a	08/38a
	عدم کاربرد	96/2b	86/27b	03/8b	27/8ab	78/3b-d	05/12b	93/3a	20/26b
75	کاربرد	2/60bc	77/28b	71/6bc	54/5d	02/3de	56/8d	70/2b	26/18c
	عدم کاربرد	66/1cd	80/16c	97/5cd	18/7bc	46/4bc	65/11b	61/2b	19/12cd
45	کاربرد	50/1cd	91/16c	77/5cd	61/4d	18/3c-e	80/7e	24/1d	06/11de
	عدم کاربرد	66/1cd	30/15c	56/4de	82/6c	66/4b	48/11b	30/2bc	45/10de
25	کاربرد	16/1d	91/11cd	07/4fe	46/4d	18/2e	64/6f	35/1d	15/5e
	عدم کاربرد	16/1d	79/10d	90/2f	25/7bc	59/3b-d	84/10c	06/2c	97/5de

در هر ستون و در هر عامل آزمایشی میانگین­های دارای حروف مشترک بر اساس آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح احتمال 5 درصد تفاوت معنی­داری ندارند.

 

 

شکل 1: مقایسه میانگین اثر ساده تأثیر تنش خشکی (ظرفیت زراعی) بر ارتفاع بوته (الف) و تعداد شاخه در بوته (ب) در نعناع فلفلی (تیمارهای دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند)

 

طول شاخه فرعی: نتایج نشان داد طول شاخه فرعی گیاه در سطح آماری یک درصد تحت تأثیر اثرات ساده تنش خشکی و اسید سالیسیک و در سطح 5 درصد تحت تأثیر اثرات متقابل تنش خشکی×سالیسیلیک اسید قرار گرفت (جدول 2). مقایسه میانگین­ها نشان داد، بر هم­کنش تنش خشکی در اسید سالیسیلیک، بیشترین طول شاخه فرعی بوته (66/5 سانتی­متر) در شرایط 90 درصد ظرفیت زراعی و کاربرد اسید سالیسیلیک و کمترین طول شاخه فرعی (16/1 سانتی­متر) در شرایط 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم کاربرد اسید سالیسیلیک حاصل گردید (جدول 4).

تعداد گره: نتایج تجزیه واریانس صفت تعداد گره در سطح یک درصد فقط تحت تأثیر اثر ساده تنش و هورمون قرار گرفت (جدول 2). نتایج نشان داد که تنش خشکی موجب کاهش تعداد گره نعناع فلفلی شده به­طوری­که بیشترین (83/15) و کمترین (83/5) تعداد گره به ترتیب مربوط شرایط طبیعی (90 درصد ظرفیت زراعی) و 25 درصد ظرفیت زراعی بود. همچنین مقایسه میانگین اثر ساده اسید سالیسیلیک نشان­دهنده افزایش تعداد گره نعناع فلفلی نسبت به کاربرد اسید سالیسیلیک بود (شکل 2-ب).

 

 

 

شکل 2: مقایسه میانگین اثر ساده تأثیر تنش خشکی (ظرفیت زراعی) (الف) و اسید سالیسیلیک (ب) بر تعداد گره نعناع فلفلی (تیمارهای دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند)

 

وزن تر و خشک بوته: بر اساس نتایج تجزیه واریانس داده­ها وزن تر و خشک گیاه تحت تأثیر اثر ساده تنش خشکی و اسید سالیسیلیک و اثرات متقابل تنش× اسید سالیسیلیک قرار گرفتند (جدول 2). نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل نشان داد بالاترین وزن تر و خشک گیاه به ترتیب با میانگین 40 و 10 گرم در شرایط 90 درصد ظرفیت زراعی و کاربرد هورمون به­دست آمد (جدول 4).

وزن تر و خشک ریشه: بیشترین مقدار وزن تر و خشک ریشه مربوط به تیمار 25 درصد ظرفیت زراعی و کمترین مقدار نیز مربوط به تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی بود که با تیمارهای 75، 45 و 25 درصد ظرفیت زراعی تفاوت معنی­داری نداشت (شکل3-الف و 5-ب). که با نتایج سودائی­زاده و همکاران (37) مطابقت دارد.

نتایج آزمایشی بر گیاه زینتی دارویی پروانش نشان داد که غلظت­های 100 و 500 میلی­گرم بر لیتر اسید سالیسیلیک بیشترین تأثیر را روی ارتفاع گیاه داشت. گزارش شده است که اسید سالیسیلیک تقسیم سلولی را درون مریستم رأسی گیاهچه افزایش می­دهد و از این طریق رشد گیاه را بهبود می­بخشد (6). حسین و همکاران (22) یک افزایش در ارتفاع گیاهچه، تعداد برگ و وزن خشک ریشه و ساقه گیاه ذرت در تیمار با اسید سالیسیلیک مشاهده کردند که با نتایج ما مطابقت داشت. همچنین نتایج ما با نتایج مردانی و همکاران (29) مطابقت داشت. آنها گزارش کردند افزایش غلظت اسید سالیسیلیک در تنش خشکی باعث افزایش ارتفاع گیاه شد. احتمال می­رود اسید سالیسیلیک باعث افزایش جذب عناصر شود که در نهایت موجب افزایش ارتفاع گیاه می­شود (6). نتایج مقایسه میانگین تیمارها بر آفتابگردان نشان داد که بیشترین ارتفاع ساقه مربوط به دور آبیاری 50 میلی­متر از تشتک تبخیر بود (7). نتایج آزمایش چمنی و همکاران (6) بر گیاه زینتی دارویی پروانش نشان داد که تیمار 1000 میلی­گرم بر لیتر اسید سالیسیلیک با بیشترین تأثیر روی قطر ساقه اصلی (به میزان 72/6 میلی­متر) به­طور معنی­داری در مقایسه با شاهد دارای اثرات مثبت و قابل توجهی بود. این نتایج نشان می­دهد که رفتار ریشه گیاه متأثر از تنش رطوبتی خاک بوده و با افزایش تنش رطوبتی به عنوان عامل محدود کننده، ریشه­ها به دنبال رطوبت بوده و در اعماقی که رطوبت بیشتری در دسترس بوده است، توسعه بیشتری یافته­اند و به طبع آن وزن ریشه هم بیشتر می­شود (34). همچنین بیشترین وزن تر و خشک ریشه از کاربرد هورمون اسید سالیسیلیک به دست آمد (شکل 3-الف و 4-ب).

 

 

شکل 3: مقایسه میانگین اثر ساده تأثیر تنش خشکی (ظرفیت زراعی) (الف) و اسید سالیسیلیک (ب) بر وزن تر ریشه نعناع فلفلی (تیمارهای دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند)

 

  

شکل 4: مقایسه میانگین اثر ساده تأثیر تنش خشکی (ظرفیت زراعی) (الف) و اسید سالیسیلیک (ب) بر وزن خشک ریشه نعناع فلفلی (تیمارهای دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند)

 

رنگیزه­های فتوسنتزی

کلروفیل a، b و کل: رنگدانه­های فتوسنتزی نیز مانند سایر صفات تحت تأثیر تنش و هورمون قرار گرفتند (جدول 3). با توجه به اثرات متقابل تنش و اسید سالیسیلیک، بیشترین مقدار کلروفیل a (10/9 میلی­گرم بر گرم وزن تر)، b (18/6 میلی­گرم بر گرم وزن تر) و کل (28/15 میلی­گرم بر گرم وزن تر) از 90 درصد ظرفیت زراعی و کاربرد اسید سالیسیلیک به دست آمد (جدول 4).

کاروتنوئیدها: کاروتنوئیدها نیز تحت تأثیر تنش خشکی و اسید سالیسلیک اسید در سطح یک درصد قرار گرفت این در حالی است که تحت تأثیر اثرات متقابل قرار نگرفت (جدول 3). با توجه به مقایسه میانگین تنش موجب کاهش کاروتنوئیدها شد به­طوری که بیشترین مقدار کاروتنوئیدها در شرایط 90 درصد ظرفیت زراعی حاصل گردید این در حالی است که سطوح دیگر تنش تفاوت معنی­داری با یکدیگر نداشتند (شکل 5- الف). بیشترین مقدار کاروتنوئیدها از کاربرد 60 پی­پی­ام اسید سالیسیلیک مشاهده گردید (شکل 5-ب).

کلروفیل­ها مهم­ترین رنگدانه­های جذب کننده نور در غشاهای تیلاکوئیدی می­باشند. علاوه بر کلروفیل­ها، گیرنده­های مکمل نوری دیگری به نام کاروتنوئیدها وجود دارند که پلی هیدروکربن­های اشباع نشده­ای می­باشند که 2 تا 4 درصد وزن خشک کلروپلاست­ها را تشکیل داده و قادر به جذب نور در طول موجی هستند که توسط کلروفیل­ها جذب نمی­شوند (17). یکی از مهم­ترین دلایل کاهش کلروفیل، تخریب آن­ها توسط گونه­های فعال می­باشد. کاهش فعالیت فتوسیستم II، کاهش فعالیت آنزیم روبیسکو و مهار سنتز ATP، باعث می­شود که تشکیل گونه­های اکسیژن آزاد در کلروپلاست­ها افزایش یابد (26). ال تایپ (9) از افزایش معنی­دار محتوای کلروفیلی و کاروتنوئیدی در شرایط محلول­پاشی سالیسیلیک اسید گزارش کرده و نتیجه این امر را افزایش سرعت فتوسنتز دانسته است. می­توان نتیجه گرفت که حفظ غلظت کلروفیل در شرایط دشوار محیطی، به ثبات فتوسنتز در این شرایط کمک کرده و سبب کاهش خسارت­های وارده به گیاه در تنش­های محیطی می­گردد. در آزمایشی که بر گیاه انیسون انجام شد نشان داد با پیشرفت تنش، محتوای کلروفیل و نسبت کلروفیل a به کلروفیل b کم شد (3).

 

 

شکل 5: مقایسه میانگین اثر ساده تأثیر تنش خشکی (ظرفیت زراعی) (الف) و اسید سالیسیلیک (ب) بر کاروتنوئیدهای نعناع فلفلی (تیمارهای دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند)

 

درصد و عملکرد اسانس

نتایج نشان داد درصد و عملکرد اسانس در سطح آماری یک درصد تحت تأثیر اثرات ساده و اثرات متقابل قرار گرقتند (جدول 3). نتایج بر­هم­کنش اثرات دو­گانه تنش در اسید سالیسیلیک نشان داد، در شرایط تنش 90 درصد ظرفیت زراعی و کاربرد اسید سالیسیلیک، بالاترین درصد و عملکرد را موجب شد ولی با افزایش تنش درصد و عملکرد سانس کاهش یافت (جدول 4).

همواره همراه با افزایش شدت تنش، میزان اسانس افزایش نمی‌یابد، زیرا در تنش‌های شدیدتر، گیاه بیشتر مواد فتوسنتزی خود را صرف تولید ترکیب‌های تنظیم کننده اسمزی از جمله پرولین، گلایسین، بتائین و ترکیب‌های قندی مانند ساکارز، فروکتوز و فروکتان‌ها می‌کند تا شرایط لازم برای ادامه حیات آن فراهم شود (2). تحقیقات نشان داده که اعمال تنش خشکی در دو گونه ریحان شیرین و آمریکایی، درصد اسانس افزایش می‌یابد. تنش خشکی درصد اسانس غالب گیاهان دارویی را افزایش می­دهد، چون در زمان تنش متابولیت‌های بیشتری تولید شده و این مواد باعث جلوگیری از اکسیداسیون در سلول می‌شوند (10). افزایش مؤلفه­های رویشی مانند تعداد برگ و سطح برگ و فعالیت­های فتوسنتزی شدید در برگ­های جوان منجر به افزایش دسترسی مسیرهای بیوسنتزی تولید کننده اسانس به فیتوآسیمیلات­ها و در نهایت افزایش محتوا و عملکرد اسانس خواهد شد (36). نتایج مشابهی در ارتباط با اثر فاکتورهای مؤثر بر رشد رویشی و ارتباط آنها با افزایش عملکرد و محتوای اسانس توسط حسن­پور اقدم و همکاران (19) گزارش شده است. افزایش میزان اسانس در اثر محلول­پاشی گیاهان با اسید سالیسیلیک ممکن است در اثر افزایش رشد رویشی، جذب مواد غذایی بیشتر توسط ریشه­ها به دلیل افزایش فعالیت­های فتوسنتزی گیاه و همچنین تغییر در جمعیت غده­های تولید کننده اسانس در برگ و گل­ها باشد (11). در آزمایش حسن­زاده و همکاران (21) بر گیاه دارویی بادرنجبویه در بین غلظت­های مختلف اسید سالیسیلیک، عدم کاربرد اسید سالیسیلیک کمترین درصد اسانس و غلظت 2-10 مولار اسید سالیسیلیک دارای بیشترین درصد اسانس (429/0 درصد)، در بین تیمارها بود. شواهد زیادی بر افزایش چند برابری متابولیت­های ثانویه تحت تنش­های محیطی وجود دارد، اما برخی تحقیقات نیز نشان می­دهد که این تأثیر همیشگی نیست و در مواردی حتی کاهش میزان متابولیت­های ثانویه تحت شرایط تنش­های محیطی دیده می­شود (35).

 

نتیجه­گیری نهایی 

نتایج این آزمایش نشان داد تنش خشکی (ظرفیت زراعی) موجب کاهش ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی، طول شاخه فرعی، وزن تر و خشک بوته، محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کل و کاروتونئیدها و درصد اسانس و عملکرد اسانس نعناع فلفلی شده و کاربرد اسید سالیسیلیک توانست اثرات تنش خشکی (ظرفیت زراعی) را کاهش دهد و تأثیر مثبتی بر این صفات داشته باشد. در مجموع با توجه به نتایج حاصله به نظر می­رسد کاربرد سالیسیلیک اسید می­تواند سبب بهبود خصوصیات کمی و کیفی گیاه دارویی نعناع فلفلی باشد. همچنین کاربرد اسید سالیسیلیک در شرایط وجود تنش خشکی (ظرفیت زراعی) منجر به دستیابی به میزان و درصد اسانس مطلوب گردید. به طوری که کاربرد اسید سالیسیلیک و تنش 90 درصد ظرفیت زراعی بالاترین میزان درصد اسانس و عملکرد اسانس را داشت.

 

Reference

1.       Abdul Jaleel, C., Manivannan, P., Wahid, A., Farooq, M., Somasundaram R. and Panneerselvam, R. 2009. Drought stress in plants: a review on morphological characteristics and pigments composition. International Journal of Agriculture and Biology, 11: 100-105.

2.       Arazmjoo, A., Heidari, M. and Ghanbari, A. 2010. Effect of drought stress and fertilization on yield and quality of German chamomile. Iranian Journal of Crop Sciences, 12(2): 100-111.

3.       Asadi Kawan, J., Ghorbali, M. and Sataee A. 2010. Effect of drought stress and external ascorbate on photosynthetic pigments, flavonoids, phenolic compounds and lipid peroxidation in anise (Pimpinella anisum L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 25 (4): 456-469.

4.       Atanassova, M., Georgieva, S. and Ivancheva, K. 2011. Total phenolic and total flavonoid contents, antioxidant capacity and biological contaminants in medicinal herbs. Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 46 (1): 81-88.

5.       Bhatt, R.M., and Srinivasa-Rao, N.K. 2005. Influence of podload response of okra to water stress. Indian Journal Plant Physiology, 10: 54-59.

6.       Chamani, A., Bonyadi, M. and Ghanbari, R. 2016. Effect of salicylic acid and humic acid on vegetative Indices of ornamental Plant (Catharanthus roseus L.). Journal of Horticulture. 29 (4): 631-641.

7.       Dolat Abadi, S., Armin, M. and Fillakash, A. 2014. Effect of time of foliar application of salicylic acid on sunflower yield in drought stress conditions. Journal of Agricultural Research, 5 (2): 177-189.

8.       Ebrahimi, M., Zamani, G. and Alizadeh, V.Z. 2018. Effect of drought stress on physiological traits and yield (Calendula officinalis L.). Iranian Journal of Medicinal Plants and Herbs Research Journal, 33 (3): 492-508.

9.       EL-Tayeb, M.A. 2005. Response of barley grains to the interactive effect of salinity and salicylic acid. Plant Growth Regulation, 45:215-224.

10.       Farahani, H.A., Valadabadi, A. and Rahmani, N. 2008. Effects of nitrogen on oil yield and its component of Calendula (Calendula officinalis L.) in drought stress conditions. African Journal of Traditional. Complementary and Alternative medicines. Abstracts of the World Congress on Medicinal and Aromatic Plants. Cape Town November, 364p. (In Persian).

11.       Gharib, F.A.E. 2007. Effect of salicylic acid on the growth, metabolic activities and oil content of basil and marjoram. Inter. Journal of Agricultural Biology, 9: 2. 294-301.

12.       Gregg, A. and Howe, B. 2010. The rololes of hormones in defense against insect and disease. Plant Hormones springer, 646-680.

13.       Gul, P. 1994. Seasonal variation of oil and menthol content in Mentha arvensis Linn. Pakistan Journal of Forestry, 44: 16-20.

14.       Gunes A., Inal, A. and Alpaslan, M. 2005. Effects of exogenously applied salicylic acid on the induction of multiple stress tolerance and mineral nutrition in maize (Zea mays L.). Archives Agronomy Soil Science, 51: 687-695.

15.       Gupta, R. 1991. Agrotechnology of Medicinal Plants. In Wijesekera ROB (ed) The Medicinal Plant Industry CRC Press, pp, 43-57. 

16.       Haghshenas, G. and Eskandari, M. 2012. 28-hoborazinolide Effect on growth parameters and essential oil yield of dill. Journal of Plant Ecophysiology, 41-29.

17.       Harmut, K.L. and Babani, F. 2000. Detection of photosynthetic activity and water stress by imaging the red chlorophyll fluorescence. Plant Physiol. Biochem. 38: 889-895.

18.       Hashemi-Dezfouli, A., Koucheki, A. and Banayan, M. 1995. Increase crops yield. Mashhad University, Press, 287 p.

19.       Hassanpouraghdam, M.B., Tabatabaie, S.J. and Nazemiyeh, H. and Aflatuni, A. 2008. N and K nutrition levels affect growth and essential oil content of costmary (Tanacetum balsamita L.). Journal of Food, Agriculture and Environment, 6 (2): 145-149.

20.       Hassanzadeh, K., Ahmadi, M. and Shaban, M. 2014. Effect of pre-treatment of lemon balm (Melissa officinalis L.) seeds on seed germination and seedlings growth under salt stress. Inter. Journal Plant, Ani. Environ Science, 4: 3. 260-265.

21.       Hassanzadeh, K., Hemmati, K. and Alizadeh, M. 2017. Effect of organic and salicylic acid on yield and some secondary metabolites of Melissa officinalis L. Journal of Plant Production Research, 23 (1): 107-130.

22.       Hussein, M.M., Balbaa, L.K. and Gaballah, M. 2007. Salicylic acid and salinity effects on growth of maize plants. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 3: 321-328.

23.       Jaafar, H.Z.E., Ibrahim, M.H. and Fakri, N.F.M. 2012. Impact of soil field water capacity on secondary metabolites, phenylalanine ammonia-lyase (PAL), maliondialdehyde (MDA) and photosynthetic responses of malaysian kacip fatimah (Labisia pumila). Molecules, 17: 7305-7322.

24.       Kang, G. 2003. Salicylic acid changes activities of H2O2 metabolizing and increase the chilling tolerance of banana seedling. Envi. Exper. Botany, 50: 9-15.

25.       Kovacik, J., Gruz, J., Backor, M., Strand, M. and Repcak, M. 2009. Salicylic acid induced changes to growth and phenolic metabolism in Matricaria chamomilla plant. Plant cell Rep, 28: 135-143.

26.       Lawlor, D.W. and Cornic, G. 2002. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants affected by N fertilization. Agronomy Journal, 73-583-587.

27.       Lichtenthaler, H.K. 1982. Synthesis of prenyllipids in vascular plants (including chlorophylls, ca-rotenoids, prenylquinones). In CRC Handbook of Biosolar Resrouces, Vol. I, part I: Basic Prin-ciples (A. Matsui and C.C. Black, eds.) pp. 405-421. CRC Press, Boca Raton, Fla.

28.       Majnoun Hosseini, N. and Devazdah Imami, S. 2008. Farming and production of some medicinal and medicinal herbs. Tehran University Press.

29.       Mardani H. and Azizi, M. 2011. Effects of Salicylic acid Application on Morphological and Physiological Characteristics of Cucumber Seedling (Cucumis sativus cv. Super Dominus) under drought Stress. Journal of horticulture science. 25(3):320-326 (in Persian with English abstract).

30.       Martin-Mex R. and Larqué-Saavedra, A. 2001. Effect of salicylic acid in clitoria (Clitoria ternatea L.) bioproductivity in Yucatan, México. 28th Annual Meeting. Plant Growth Regulation Society of America. Miami Beach Florida, USA. July 1-5.

31.       Mona, Y., Kandil, M.A.M. and Swaefy Hend, M.F. 2008. Effect of three different compost levels on fennel and salvia growth character and their essential oils. Reserch Journal Agricultural Biology Science, 4: 34-39.

32.       Mortazavi, S.N., Khodabandlu, F. and Azamii, M.H. 2017. Effect of Different Concentrations of Cyocelle and Salicylic Acid on Morphophysiological Traits of Cauliflower Ornamental. Journal of Horticultural Science. 30 (4): 590-596.

33.       Nematollahi, A., Jafari, A.R. and Bagheri, A. R. 2014. Effect of drought stress and salicylic acid on photosynthetic pigments and nutrient uptake of sunflower cultivars (Helianthus annuus L.). Journal of Plant Ecophysiology, 5 (12): 37-51.

34.       Rad, M., Mirhosseini, S.R., Meshkouh, M.A. and Soltani, M. 2009. Effect of soil moisture on the development of haloxylon spp. Journal of Forest and Poplar Research, 16: 112-123.

35.       Ramakrishna, A. and Ravishankar, G.A. 2011. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants. Plant Signaling and Behavior, 6: 1720-1731. 

36.       Sifola, M.I. and Barbieri, G. 2006. Growth, yield and essential oil content of three cultivars of basil grown under different levels of nitrogen in the field. Scientia Horticulturae, 108: 408-413.

37.       Sodaee Zadeh, H., Shamsai, M., Tumilian, M., Mirmohammadi Meybodi, S.A.M. And Hakim Zadeh, M.A. 2017. Effect of Drought stress on some morphological and physiological traits of satureja (Satureja hortensis). Process and Plant Function, 5 (15): 1-12.

38.       Vikrant, V., Grover, J.K., Tandon, N., Rathi, S.S. and Gupta, N. 2006. Treatment with extracts of Momoridca charantia and Eugenia jambolana prevents hyperglycemia and hyperinsulinemia in fructose fed rats. Journal of Ethnopharmacology, 76(2): 139-43.

39.       Wendell, K.L., Wilson, L. and Jordan, M.A. 1993. Mitotic block in hela cells by vinblastine: ultrastructural changesin kinotochore-microtubule attachment and centrosomes. Journal Cell Science, 104: 261-274.

40.       Xu, L., Han, L. and Huang, B. 2011. Antioxidant Enzyme Activities and Gene Expression Patterns in Leaves of Kentucky bluegrass in Response to Drought and Post-drought Recovery. Journal of the American Society for Horticultural Science, 136(4):247–261.

41.       Yuan, S. and Lin, H.H. 2008. Role of salicylic acid in plant abiotic stress. Z. Naturforsc, 63: 313-320.

 

 

 

 

 

 

 

 

Effect of  water deficit stress and salicylic acid on some of growth traits, photosynthetic pigments and yield essential oil of peppermint (Mentha piperita L.)

 

The current research was conducted with the aim to investigate the effect of salicylic acid on the growth traits, photosynthetic pigments and the amount of essential oil in Mentha piperita under drought stress. The factorial experiment was carried out in the form of randomized complete block design and with three repetitions. Factors included irrigation round at four levels (90 (control), 75, 45, and 20% field capacity) and salicylic acid at two levels (zero (control) and 60 ppm). The investigated traits included the plant height, number of lateral branches, length of lateral branches, number of nodes, fresh and dry weight of the plant, fresh and dry weight of the stem, chlorophyll a, b, and total, carotenoids, and essential oil percentage and yield. Results from this experiment showed that the effect of drought stress on all studied traits was significant at the statistical level of 1%. The mutual effect of drought stress on salicylic acid hormone for the length of lateral branches, fresh and dry weight of the plant,  chlorophyll  a, b, and total, and essential oil percentage and yield traits was significant. Stress caused a reduction in all traits except for fresh and dry weight of the stem; and the use of salicylic acid led to the reduced effects of stress such that the highest values of these traits were obtained from 60 ppm salicylic acid. Given the mutual effects, the highest values of essential oil percentage and yield obtained from 90% of field capacity and application of salicylic acid. Overall, the application of this hormone led to the improvement of qualitative and quantitative characteristics of Mentha piperita under drought stress.

Keywords: Drought, Essential Oil, Mentha piperita, Salicylic Acid, Vegetative Traits.

 

10

 

---