تأثیر اشعه ماورابنفش (UV-C) بر رنگیزه‌های فتوسنتزی و پارامترهای بیوشیمیایی گیاه خرفه (Portulaca oleracea)

علوم باغبانی

مقاله 22، دوره 36، شماره 1 - شماره پیاپی 53، خرداد 1401، صفحه 319-328   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2021.71685.1077

نویسندگان

زینب السادات شاه زیدی¹؛ سعید حسامی تکلو^{* 2}؛ لیلا امجد³؛ حکیمه زالی⁴؛ علیرضا ایرانبخش⁵

¹زیستشناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

²زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

³زیست شناسی، دانشکده ابن سینا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان، اصفهان

⁴استادیار، مرکز تحقیقات پروتئومیکس، دانشکده پیراپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران

⁵زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

چکیده

اشعه ماورا بنفش یک عامل غیرزنده مهم است که می‌تواند تولید متابولیت‌های ثانویه، از جمله ترکیبات آنتی‌اکسیدانی در گیاهان را تحریک کند. تخریب لایه ازن و پیامدهای ناشی از  آن ازجمله تابش مستقیم اشعه ماورای بنفش بر کره زمین و اثرات آن بر گیاهان زراعی و داروئی از جمله مباحثی است که مطالعات بسیار کمی روی آن صورت گرفته است. هدف از این پژوهش تاثیر اشعه ماورا بنفش در سطوح مختلف (UV-C: صفر، 100، 200، 300، 400، 500، 600 و 700 نانومتر) روی فعالیت رنگیزه‌های فتوسنتزی و صفات بیوشیمیایی گیاه خرفه در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار بررسی شد. گیاهان به مدت یک هفته، به صورت یک روز در میان و هر بار به مدت 3 دقیقه توسط دو لامپ فلورسانس با طول موج 260 نانومتر در معرض تابش فرابنفش C (در فاصله‌ی 30 سانتی‌متر از منبع نور UV با شدت 27 (وات بر متر مربع) قرار گرفتند. صفات مورد مطالعه در این پژوهش شامل کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید، فنل، فلاونوئید و فعالیت آنتی‌اکسیدانی بود. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که تیمار اشعه ماورا بنفش کلروفیل a، b، کلروفیل کل، کاروتنوئید گیاه خرفه نسبت به شاهدکاهش یافت؛ اما تیمار  اشعه ماورا بنفش گیاه خرفه باعث افزایش معنی‌دار فنل، فلاونوئید و آنتی‌اکسیدان نسبت به شاهد شد. تاثیر دوزهای مختلف اشعه ماورا بنفش بر فنل و آنتی‌اکسیدان گیاه خرفه نشان داد که بیشترین و کمترین UV-C به‌ترتیب در 700 و 100 نانومتر بود. به طور خلاصه، اعمال تنش نوری فرابنفش به صورت کنترل شده می‌تواند یک استراتژی جایگزین جدید برای افزایش بهره‌وری گیاه دارویی خرفه ارائه دهد. تعدیل نور UV-C در سیستم‌های کشاورزی ابزاری امیدوارکننده برای افزایش تولید محصولات است.

کلیدواژه‌ها

آنتی‌اکسیدان؛ عصاره؛ فلاونوئید؛ فنل

مراجع

1. Adetuyi F.O., Karigidi K.O., and Akintimehin E.S. 2020. Effect of postharvest UV-C treatments on the bioactive components, antioxidant and inhibitory properties of clerodendrum volubile leaves. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences 119(1): 7-13. DOI: 10.1016/j.jssas.2018.03.005.
2. Agati G., Azzarello E., Pollastri S., and Tattini M. 2012. Flavonoids as antioxidants in plants: location and functional significance. Plant Science 196: 67-76. DOI: 10.1016/j.plantsci.2012.07.014.
3. Alexieva V., Sergiev I., Mapelli S., and Karanov E. 'The effect of drought andultraviolet radiation on growth and stressmarkers in pea and wheat'. Plant, Cell & Environment 24(12): 1337-1344. DOI:10.1046/j.1365-3040.2001. 00778. x.
4. Alothman M., Bhat R., and Karim A.A. 2009. UV radiation-induced changes of antioxidant capacity of fresh-cut tropical fruits. Innovative Food Science & Emerging Technologies 10(4):512-6.

DOI: 10.1016/j.ifset.2009.03.004.

5. Balouchi H.R., Modarres Sanavy S.A.M., Emam Y., and BarzeGar M.O.H.S.E.N. 2008. Effect of Water Deficit, Ultraviolet Radiation and Carbon Dioxide Enrichment on Leaf Qualitative Characters of Durum Wheat (Triticum turgidum). Isfahan University of Technology-Journal of Crop Production and Processing 12(45): 167-181. DOI: 20.1001.1.24763594.1387.12.45.15.2.
6. Bhat R, Sridhar K.R., and Tomita-Yokotani K. 2007. Effect of ionizing radiation on antinutritional features of velvet bean seeds (Mucuna pruriens). Food Chemistry 103: 860–866. DOI:10.1016/j.foodchem.2006.09.037.
7. Booij-James I.S., Dube S.K., Jansen M.A., Edelman M., and Mattoo A.K. 'Ultraviolet B radiation impacts light-mediated turnoverof the photosystem II reaction centerheterodimer in Arabidopsis mutants alteredin phenolic metabolism'. Plant Physiology124(3): 1275-1284.DOI:10.1104/pp.124.3.1275.
8. Bravo L. 1998. Polyphenols: chemistry, dietary sources, metabolism, and nutritional significance. Nutrition Reviews 56(11): 317-33. DOI: 10.1111/j.1753-4887. 1998.tb01670.x.
9. Casati P., Lara M.V., and Andreo C.S. 2002. Regulation of enzymes involved in C 4 photosynthesis and the antioxidant metabolism by UV-B radiation in Egeria densa, a submersed aquatic species. Photosynthesis Research 71(3): 251-64. DOI:10.1023/A:1015543208552.
10. Chen J., Xiao Q., Wang C., Wang W.H., Wu F.H., He B.Y., Zhu Z, Ru Q.M., Zhang L.L., and Zheng H.L. 2014. Nitric oxide alleviates oxidative stress caused by salt in leaves of a mangrove species, Aegiceras Aquatic Botany 117: 41-47. DOI: 10.1016/j.aquabot.2014.04.004.
11. Costa L., Vicente A.R., Civello P.M., Chaves A.R., and Martínez G.A. 2006. UV-C treatment delays postharvest senescence in broccoli florets. Postharvest Biology and Technology 39(2): 204-210. DOI:10.1016/j.postharvbio.2005.10.012.
12. Hollosy F. 2002. Effects of ultraviolet radiation on plant cells. Micron 33: 179-197. DOI:10.1016/S0968-4328(01)00011-7.
13. Jahanbakhsh H., Secondary teacher S., A., M. Qanati F., Tavakoli M., and Panahi A. 2014. Evaluation of grain yield and quality traits of sweet corn (Zea mays var. Sacarata) under treatments of dehydration, ultraviolet radiation and carbon dioxide increase. Iranian Crop Science 45 (3): 355-344. DOI:10.22059/ijfcs.2014.53530.
14. Khalili M., Razavizadeh R., and Forghani A. 2019. Changes in pigments and secondary metabolites ofArtichoke seedlings in response to UV rays and sampling time in vitro. Plant Biology of Iran (2) 11: 22. DOI: 10.22108/ijpb.2019.116190.1146.
15. Krizek D.T., Britz S.J., and Mirecki R.M. 1998. Inhibitory effects of ambient levels of solar UV‐A and UV‐B radiation on growth of cv. New Red Fire lettuce. Physiologia Plantarum 103: 1-7. DOI:10.1034/j.1399-3054.1998. 1030101.x.
16. Li P., Yu X., and Xu B. 2017. Effects of UV-C light exposure and refrigeration on phenolic and antioxidant profiles of subtropical fruits (Litchi, Longan, and Rambutan) in different fruit forms. Journal of Food Quality DOI: 10.1155/2017/8785121.
17. Lichthentaler H. 1987. Chlorophyll and carotenoids-pigments of photosynthetic biomembranes. In: Methods in Enzymology (eds. Colowick, S. P. and Kaplan, N. O.) Academic Press, Sandiego, New York. DOI: 10.1016/0076-6879(87)48036-1.
18. Mahdavian K., Ghorbanli M., and Kalantari K.M. 2008. The effects of ultraviolet radiation on the contents of chlorophyll, flavonoid, anthocyanin and proline in Capsicum annuum Turkish Journal of Botany 32(1): 25-33.
19. Mandal S.M., Chakraborty D., and Dey S. 2010. Phenolic acids act as signaling molecules in plant-microbe symbioses. Plant Signaling & Behavior 5(4): 359-68. DOI:10.4161%2Fpsb.5.4.10871.
20. Nanjo F., Goto K., Seto R., Suzuki M., Sakai M., and Hara Y. 1996. Scavenging effects of tea catechins and their derivatives on 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical. Free Radical Biology and Medicine 21(6): 895-902. DOI: 10.1016/0891-5849(96)00237-7.
21. Papoutsis K., Quan V., Pristijono V.P., Golding J.B., Bowyer M.C., Scarlett C.J., and Stathopoulos C.E. 2016. Enhancing the total phenolic content and antioxidantsof lemon pomace aqueous extracts by applying uv-c irradiation to the dried powder. Foods 5(55): 1–10. DOI: 10.3390/foods5030055.
22. Perkins-Veazie P., Collins J.K., and Howard L. 2008. Blueberry fruit response to postharvest application of ultraviolet radiation. Posth. Biology Technology 47(3): 280–285. DOI:10.1016%2Fj.postharvbio.2007.08.002.
23. Pietta P.G. 2000. Flavonoids as antioxidants. Journal Natural Production 63(7): 1035-42. DOI: 10.1021/np9904509.
24. Pinheiro J., Alegria C., Abreu M., Goncalves E.M., and Silva C.L.M. 2015. Use of UV-C postharvest treatment for extend1ing fresh whole tomato (Solanum lycopersicum, cv. Zinac) shelf-life. Journal Food Science Technology 52(8): 5066–5074. DOI: 10.1007%2Fs13197-014-1550-0.
25. Pourakbar L., and Abedzadeh M. 2014. The effect of UVB-C and UV-C rays on the activity of antioxidant enzymes in Lemongrass (Melissa officinalis) and the effect of salicylic acid in reducing the stress caused by ultraviolet rays. Iranian Journal of Plant Biology 21: 23-34. DOI:20.1001.1.20088264.1393.6.21.4.9.
26. Publishing Sh., Turkzadeh M., Manouchehri Kalantari Kh., and Ghorbanli M.L. 2005. Effect of different UV bands on pigments in soybean leaf (Glycine max). Biology of Iran 18(1): 77-84.
27. Razavizadeh R., and Komatsu S. 'Changesin essential oil and physiological parametersof callus and seedlings of Carum copticum L.under in vitro drought stress'. Journal of Food Measurement and Characterization 12(3): 1581-1592. DOI: 10.1007%2Fs11694-018-9773-9.
28. Rogozhin V.V., Kuriliuk T.T., and Filippova N.P. 2000. Change in the reaction of the antioxidant system of wheat sprouts after UV-irradiation of seeds. Biofizika 45: 730-736.
29. Salama H.M., Al Watban A.A., and Al-Fughom A.T. 2011. Effect of ultraviolet radiation on chlorophyll, carotenoid, protein and proline contents of some annual desert plants. Saudi Journal of Biological Sciences 18(1): 79-86. DOI: 10.1016/j.sjbs.2010.10.002.
30. Sarghein S.H., Carapetian J., and Khara J. 2008. Effects of UV-radiation on photosynthetic pigments and UV absorbing compounds in Capsicum longum (L.). International Journal of Botany DOI:10.3923/ijb.2008.486.490.
31. Singleton, V.L. and Rossi, J.A. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture 16: 144-158.
32. Stalikas C.D. 2007. Extraction, separation, and detection methods for phenolic acids and flavonoids. Journal of Separation Science 30(18):3268-95. DOI: 10.1002/jssc.200700261.
33. Teramura A.H., and Sullivan J.H. 1994. Effects of terrestrial plants. Photosynthesis Research 39: 463-473. DOI:10.1007/BF00014599.
34. Zhang W.J., and Björn L.O. 'The effect ofultraviolet radiation on the accumulation ofmedicinal compounds in plants'. Fitoterapia80(4): 207-218.DOI: 10.1016/j.fitote.2009.02.006.
35. Zhao G.Q., Ma B.L., and Ren C.Z. 2007. Growth, gas exchange, chlorophyll fluorescence, and ion content of naked oat in response to salinity. Crop Science 47(1): 123-131. DOI:10.2135/cropsci2006.06.0371.