اثرات محلول‌پاشی محرک‌های رشدی بر ویژگی‌های فیزیولوژیکی و فیتوشیمیایی گیاه دارویی زوفا (Hyssopus officinalis L. Subsp. angustifolius Bieb.) در شرایط آبیاری مختلف

علوم باغبانی

مقاله 13، دوره 38، شماره 2 - شماره پیاپی 62، تیر 1403، صفحه 431-449   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2024.85939.1311

نویسنده

مهراب یادگاری^*

مرکز تحقیقات تغذیه و محصولات ارگانیک، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران

چکیده

زوفا با نام علمیHyssopus officinalis L.  از گیاهان دارویی با ارزش و بومی ایران و از خانواده نعناعیان است. عدم رعایت اصول بهره‌برداری، از مخاطرات نابودی این گیاه ارزشمند محسوب می‌گردد. این مطالعه از بهار (اردیبهشت ماه) سال 1401 تا پاییز (مهرماه) سال 1402 در مزرعه تحقیقاتی شهرکرد انجام شد. براساس طبقه‌بندی اقلیمی کوپن، این منطقه دارای اقلیم سرد و نیمه خشک است. تحقیق حاضر در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار به‌صورت کرت‌های یک بار خرد شده در جهت ارزیابی محرک‌های رشدی آلی بر برخی صفات فیزیولوژیکی، فیتوشیمیایی، اسانس و ترکیبات اسانس گیاه دارویی زوفا انجام گردید. در هر سال، تیمارها در سه مرحله قبل از گل‌دهی، شروع گل‌دهی و 50 درصد گل‌دهی اعمال و در زمان گل‌دهی کامل اقدام به برداشت شد. تیمارهای دوره آبیاری (چهار، شش و هشت روز یک بار) در کرت‌های اصلی و محلول‌پاشی برگی (کیتوزان، اسید سالیسیلیک و فنیل آلانین) در کرت‌های فرعی قرار گرفتند. اسانس‌گیری به‌روش تقطیر با آب، در دستگاه کلونجر و شناسایی ترکیبات با دستگاه GC/MS  و GC-FID انجام شد. با توجه به نتایج به‌دست‌ آمده، محرک‌های آلی به‌طور معنی‌داری (0/01<p) بر صفات فیزیولوژیکی و اسانس گیاه زوفا تأثیر داشتند. در مورد صفات فیزیولوژیکی بالاترین مقادیر در دو سال تحقیق برای صفات محتوای کلروفیل (17/12- 17/31 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن تر) و فنول (1/77- 1/81 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن تر) در تیمارهای کیتوزان (0/5 گرم در لیتر) و فنیل آلانین (1000 میلی‌گرم در لیتر) تحت دور آبیاری چهار و شش روز به‌‌دست آمد. در بین محرک‌های مورد استفاده، اثر کیتوزان بر افزایش میزان کلروفیل کل بیشتر از سایر محرک‌ها بود. در بیشتر صفات مورد ارزیابی، گیاهان تحت تیمار کیتوزان 0/5 گرم در لیتر و فنیل آلانین 1000 میلی‌گرم در لیتر در یک گروه آماری قرار گرفتند. کاربرد اسید سالیسیلیک و فنیل آلانین در مقادیر بالا بر بسیاری از صفات مورد مطالعه تأثیر معنی‌داری نداشت و با گیاهان شاهد در یک گروه آماری قرار گرفتند. براساس نتایج دو ساله محرک‌های مورد بررسی اثر معنی­ داری بر کمیت و کیفیت اسانس داشتند. بیشترین مقدار اسانس (0/89- 0/91 درصد) از گیاهان تیمار شده با کیتوزان (0/5 گرم در لیتر) در دور آبی چهار و شش به‌دست آمد که در قیاس با شاهد افزایشی بیش از 63 درصد داشت. تجزیه ترکیبات اسانس زوفا به‌دست آمده از GC/MS مشخص نمود که ترکیبات غالب اسانس در تمامی تیمارها در دو سال انجام تحقیق شامل بتا- پینن، پینوکامفون، سیس- پینوکامفون، میرتنول، سابینن، 3- کارن، کامفور (مونوترپن‌های حلقوی) بودند. بیشترین مقادیر ترکیبات مهم و تعیین‌کننده کیفیت اسانس شامل بتا- پینن (17/93- 18/53 درصد)، پینوکامفون (24/97- 25/12 درصد)، سیس- پینوکامفون (42/87- 45/12 درصد)، غالباً در تیمارهای کیتوزان در دوره‌های آبیاری چهار و شش روز یک بار به‌دست آمد. ماده مؤثره سیس- پینوکامفون از مونوترپن‌های حلقوی ترکیب غالب در اسانس تمامی گیاهان بود. براساس نتایج به­دست آمده، استفاده از کیتوزان با غلظت 0/5 گرم در لیتر می­تواند نقش مؤثری در بهبود صفات فیزیولوژیکی، فیتوشیمیایی و اسانس زوفا تحت شرایط اقلیمی سرد و نیمه خشک داشته باشد. ≤

کلیدواژه‌ها

آبیاری؛ سیس- پینوکامفون؛ فنیل آلانین؛ کیتوزان؛ محلول‌پاشی

مراجع

1. Abdi, L., Asghari, H.R., Tolyat Abolhasani, M., Amerian, M.R., & Naghdi badi, H. (2022). Effect of salicylic acid on growth and phytochemical characteristics of Thymus daenensis under drought irrigation. Plant Process and Function, 11(48), 195-210. (In Persian)
2. Abdul-Hafeez, E.Y., & Ibrahim, O.H.M. (2021). Effects of chitosan and BABA foliar application on flowering and chemical characteristics of German chamomile ‘Bode-gold’. South African Journal of Botany, 139, 241-245. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.01.037
3. Adams, R.P. (2007). Identification of essential oil components by gas chromatography/ quadrupole mass spectroscopy. Allured Publishing Corporation, Carol Stream, IL.
4. Aghaei, K., Ghasemi Pirbalouti, A., Mousavi, A., Naghdi Badi, H., & Mehnatkesh, A. (2019). Effects of foliar spraying of L-phenylalanine and application of bio-fertilizers on growth, yield, and essential oil of hyssop (Hyssopus officinalis Subsp. Angustifolius). Biocatalyst Agriculture Biotechnology, 21, 101318. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101318
5. Ahmad, B., Khan, M.M.A., Jaleel, H., Sadiq, Y., Shabbir, A., & Uddin, M. (2017). Exogenously sourced γ-irradiated chitosan-mediated regulation of growth, physiology, quality attributes, and yield in Mentha piperita Turkish Journal of Biology, 41, 388-401. https://doi.org/10.3906/biy-1608-64
6. Alavi Samany, S.M., Ghasemi Pirbalouti, A., & 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, https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114330
7. Albergaria, E.T., Oliveira, A.F., & Albuquerque, U.P. (2020). The effect of water deficit stress on the composition of phenolic compounds in medicinal plants. South African Journal of Botany, 131, 12-17. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2020.02.002
8. Ali, B. (2021). Salicylic acid: an efficient elicitor of secondary metabolite production in plants. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 31, https://doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101884
9. Alizadeh, Z., & Fattahi, M. (2021). Essential oil, total phenolic, flavonoids, anthocyanins, carotenoids and antioxidant activity of cultivated damask rose (Rosa damascena) from Iran: With chemotyping approach concerning morphology and composition. Scientia Horticulturae, 288, https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110341
10. Alizadeh, A., Moghaddam, M., Asgharzade, A., & Mahmoodi Sourestani, M. (2020). Phytochemical and physiological response of Satureja hortensis to different irrigation regimes and chitosan application. Industrial Crops and Products, 158, 112990. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112990
11. Arnon, D.I. (1975). Physiological principles of dry land crop production. In: U.S. Gupta (Ed.) Physiological Aspects of Dry Land Farming. pp. 3-14. Oxford Press.
12. Askary, M., Behdani, M.A., Parsa, S., Mahmoodi, S., & Jamialahmadi, M. (2018). Water stress and manure application affect the quantity and quality of essential oil of Thymus daenensis and Thymus vulgaris. Industrial Crops and Products, 111, 336-344. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.09.056
13. Babaei, K., Moghaddam, M., & Farhadi, N. (2021). Morphological, physiological and phytochemical responses of Mexican marigold (Tagetes minuta ) to drought stress. Scientia Horticulturae, 284, 110-116. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110116
14. Bates, L.S., Waldren, R.P., & Teare, I.D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39(1), 205-207. https://doi.org/10.1007/BF00018060
15. Bohlman, J., & Keeling, C.I. (2008). Terpenoid biomaterials. Plant Journal, 54, 656-669. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2008.03449.x
16. Caser, M., Chitarra, W., Angiolillod, F., & Perrone, I. (2019). Drought stress adaptation modulates plant secondary metabolite production in Salvia dolomitica Industrial Crops and Products, 129, 85-96. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.11.068
17. Dere, S., Güneş, T., & Sivaci, R. (1998). Spectrophotometric determination of chlorophyll-A, B and total carotenoid contents of some algae species using different solvents. Turkish Journal of Botany, 22(1), 13-17.
18. Dzung, N.A. (2011). Enhancing crop production with chitosan and its derivatives. In: Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and Their Derivatives, Kim, Se -kwon. Taylor and Francis. Boca Raton London New York.
19. Emami-Bistgani,, Siadat, SA., Bakhshandeh, A., & Ghasemi-Pirbalouti, A. (2017). Interactive effects of drought stress and chitosan application on physiological characteristics and essential oil yield of Thymus daenensis Celak. The Crop Journal, 5(5), CJ-00231. https://doi.org/10.1016/j.cj.2017.04.003
20. Esch, E.H., Lipson, D.A., & Cleland, E.E. (2019). Invasion and drought alter phenological sensitivity and synergistically lower ecosystem production. Ecology, 100(10), 34-45.‏ https://doi.org/10.1002/ecy.2802
21. Fariaszewska, A., Aper, J., Van Huylenbroeck, J., & De Swaef, T. (2020). Physiological and biochemical responses of forage grass varieties to mild drought stress under field conditions. International Journal of Plant Production, 14, 335–353. https://doi.org/10.1007/s42106-020-00088-3
22. Fathiazad,, Mazandarani, M., & Hamedeyazdan, S. (2011). Phytochemical analysis and antioxidant activity of Hyssopus officinalis L. from Iran. Advanced Pharmaceutical Bulletin, 1(2), 63-67. https://doi.org/10.5681/apb.2011.009
23. Ghanbarzadeh, Z., Mohsenzadeh, S., Rowshan, V., & Moradshahi, A. (2019). Evaluation of the growth, essential oil composition and antioxidant activity of Dracocephalum moldavica under water deficit stress and symbiosis with Claroideoglomus etunicatum and Micrococcus yunnanensis. Scientia Horticulturae, 256, https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108652
24. Ghasemi Pirbalouti, A., Malekpoor, F., Salimi, A., & Golparvar, A. (2017). Exogenous application of chitosan on biochemical and physiological characteristics, phenolic content and antioxidant activity of two species of basil (Ocimum ciliatum and Ocimum basilicum) under reduced irrigation. Scientia Horticulturae, 217, 114–22. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.01.031
25. Gorni, P.H., Pacheco, A.C., Moro, A.L., Albuquerque Silva, J.F., Moreli, R.R., & Rodrigues de Miranda, G. (2020). Salicylic acid foliar application increases biomass, nutrient assimilation, primary metabolites and essential oil content in Achillea millefolium Scientia Horticulturae, 270, 109436. https://doi.10.1016/j.scienta.2020.109436
26. Govindaraju, S., & Indra Arulselvi, P. (2018). Effect of cytokinin combined elicitors (L-phenylalanine, salicylic acid and chitosan) on in vitro propagation, secondary metabolites and molecular characterization of medicinal herb- Coleus aromaticus Benth (L). Journal of Saudi Society Agriculture Science, 17(4), 435-44. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2016.11.001
27. Hayati, A., Rahimi, M.M., Kelidari, A., & Hosseini, S.M. (2021). Effects of humic acid and iron nanochelate on osmolytes content of black cumin (Nigella sativa) under drought stress conditions. Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 37(5), 809-821. (In Persian). https://doi.org/10.22092/ijmapr.2021.354715.2995
28. Hawrylak-Nowak, B., Dresler, S., Rubinowska, K., & Matraszek-Gawron, R. (2021). Eliciting effect of foliar application of chitosan lactate on the phytochemical properties of Ocimum basilicum and Melissa officinalis L. Food Chemistry, 342, 128358. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128358
29. Heng, Y., Xavier, C., Frette, S., Lars, P., Christensen, S., & Kai, G. (2012). Chitosan oligosaccharides promote the content of polyphenols in Greek oregano (Origanum vulgare hirtum). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60, 136−143. https://doi.org/10.1021/jf204376j
30. Kheiri, A., Mohajjel Shoja, H., & Sarajoughi, M. (2020). Study on the effect of drought stress and methanol spraying on dehydrine1 gene expression in Carthamus tinctorius. Genetic Engineering and Biosafety Journal, 9, 67-75.
31. Khosh Eqbal, F., Ghasemi Pirbalouti, A., Enteshari, S., & Davarpanah, S.J. (2020). Qualitative and quantitative effects of drought stress on essential oil compositions of hyssop (Hyssopus officinalis). Journal of Plant Research, 33(2), 292-303. (In Persian)
32. Kulak, M. (2020). Recurrent drought stress effects on essential oil profile of Lamiaceae plants: An approach regarding stress memory. Industrial Crops and Products, 154, 1-17. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112695
33. Malekpoor,, Ghasemi Pirbalouti, A., Salimi, A., & 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. Journal of Biology Society, 30, 391-401.
34. Marinova, D., Ribarova, F., & Atanassaova, M. (2005). Total phenolics and total flavonoids in Bulgarian fruits and vegetables. Journal University of Chemistry Technology Metallurgy, 40(3), 255-260.
35. Mohammadi, H., Amirikia, F., Ghorbanpour, M., Fatehi, F., & Hashempour, H. (2019). Salicylic acid induced changes in physiological traits and essential oil constituents in different ecotypes of Thymus kotschyanus and Thymus vulgaris under well watered and water stress conditions. Industrial Crops and Products, 129, 561–574. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.12.046
36. Momeni, M., Ghasemi Pirbalouti, A., Mousavi, A., & Badi, H.N. (2020). Effect of foliar applications of salicylic acid and chitosan on the essential oil of Thymbra spicata under different soil moisture conditions. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 23(5), 1142-1153. https://doi.org/10.1080/0972060X.2020.1801519
37. Mozaffarian, V. (2008). A pictorial dictionary of botanical taxonomy. Latin-English-French-Germany-Persian. Germany: Koeltz Scientific Books.
38. Mumivand, H., Ebrahimi, A., Morshedloo, M.R., & Shayganfar, A. (2021). Water deficit stress changes in drug yield, antioxidant enzymes activity and essential oil quality and quantity of tarragon (Artemisia dracunculus). Industrial Crops and Products, 164, 113381. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113381
39. Naderi, S., Fakheri, B.A., & Seraji, M. (2014). The effect of chitosan on some physiological and biochemical characteristics of ajowan (Carum copticum ). Crop science Research in the Dry Areas 1(1),101-117. https://doi.org/10.22034/csrar.01.01.05. (In Persian)
40. Pandey, P., Irulappan, V., Bagavathiannan, M.V., & Senthil-Kumar, M. (2017). Impact of combined abiotic and biotic stresses on plant growth and avenues for crop improvement by exploiting physio-morphological traits. Front Plant Science, 8, 1–15. https://10.3389/fpls.2017.00537
41. Poorghadir, M., Mohammadi Torkashvand, A., Mirjalili, S.A., & Moradi, P. (2020). Interactions of amino acids (proline and phenylalanine) and biostimulants (salicylic acid and chitosan) on the growth and essential oil components of Savory (Satureja hortensis ). Biocatalyst Agriculture Biotechnology, 30, 101815. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2020.101815
42. Pradhan, J., Sahoo, S.K., Lalotra, S., & Sarma, R.S. (2017). Positive impact of abiotic stress on medicinal and aromatic plants. International Journal of Plant Sciences, 12(2), 309-313. https://doi.15740/HAS/IJPS/12.2/309-313
43. Rahmani Samani, M., Ghasemi Pirbalouti, A., Moattar, F., & Golparvar, A.R. (2019). L-phenylalanine and bio-fertilizers interaction effects on growth, yield and chemical compositions and content of essential oil from the Sage (Salvia officinalis ) leaves. Industrial Crops and Products, 137, 1-8. https://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.05.019
44. Rajabzadeh, Sh., Ghasemi Pirbalouti, A., Yadegari, M., & Rahimi, T. (2024). Physiological and phytochemical responces of Rosa damascena To the foliar application of different elicitors. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 27. https://doi.org/10.1080/0972060X.2023.2255613
45. Rajabzadeh, S., Ghasemi Pirbalouti, A., Yadegari, M., & Rahimi, T. (2023). Evaluation of the foliar application effect on the chemical compositions of Rosa damascena essential oil of Chaharmahal va Bakhtiari province. Eco-phytochemical Journal of Medicinal Plants, 10(2), 80-95. (In Persian). https://doi.org/10.30495/ejmp.2022.1954175.1682
46. Saebi, A., Minaei, S., Mahdavian, A.R., & Taghi Ebadi, M. (2021). Quantity and quality of hyssop (Hyssopus officinalis) affected by precision harvesting. International Journal of Horticultural Science and Technology, 8(3), 291-304. https://doi.org/10.22059/ijhst.2020.298266.346
47. Sasani, N., Pâques, L.E., Boulanger, G., & Singh, A.P. (2021).Physiological and anatomical responses to drought stress differ between two larch species and their hybrid. Trees, 35, 1467-1484. https://doi.org/10.1007/s00468-021-02129-4
48. Shaykh-Samani, A., Ghasemi Pirbalouti, A., Yadegari, M., & Rajabzadeh, F. (2023). Foliar application of salicylic acid improved the yield and quality of the essential oil from Dracocephalum kotschyi under water deficit Stress. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 26, 769-779. https://doi.10.30495/iper.2022.1952014.1771
49. Thakur, M., & Kumar, R. (2020). Foliar application of plant growth regulators modulates the productivity and chemical profile of damask rose (Rosa damascena) under mid hill conditions of the western Himalaya. Industrial Crops and Products, 158, 113024. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.113024
50. Xiaolu, W., Jie, Y., Aoxue, L., & Yu, C. (2016). Drought stress and re-watering increase secondary metabolites andenzyme activity in Dendrobium moniliforme. Industrial Crops and Products, 94, 385-393. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.08.041
51. Yadegari, M. (2022). Effects of NPK, botamisol, and humic acid on morphophysiological traits and essential oil of three Satureja species under drought stress. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 38(1), 61-80. (In Persian). https://doi.org/10.22092/ijmapr.2022.356264.3073
52. Yadegari, M. (2018). Foliar application effects of salicylic acid and jasmonic acid on the essential oil composition of Salvia officinalis. Turkish Journal of Biochemistry, 43(4), 417-424. https://doi.org/10.1515/tjb-2017-0183
53. Yadegari, M. (2017). Irrigation periods and Fe, Zn foliar application on agronomic characters of Borago officinalis, Calendula officinalis, Thymus vulgaris and Alyssum desertorum. Communication in Soil Science and Plant Analysis, 48(3), 307–315. https://doi.org/10.1080/00103624.2016.1269796
54. Zakerian, F., Sefidkon, F., Abbaszadeh, A., & Kalateh, S. (2020). Drought stress and micorrhiza fungi effects on physiologic and essential oil characters of Thymus sahandica Iranian Journal of Horticultural Science, 51(1), 189-201. (In Persian). https://doi.org/10.22059/ijhs.2018.267489.1521
55. Zamani, S., Ghasemnejad, A., Alizadeh, M., & Alami, M. (2016). Investigating the effect of salinity and salicylic acid on the activity of phenylalanine ammonialyase enzyme and Phenylpropanoids compounds of Cynara scolymus in vitro. Eco-phytochemical Journal of Medicinal Plants, 3(4), 28-39. (In Persian). https://doi.org/10.30495/ejmp.2016.694504
56. Zandalinas, S.I., Mittler, R., Balfagon, D., Arbona, V., & Gomez-Cadenas, A. (2017). Plant adaptations to the combination of drought and high temperatures. Physiology of Plant, 162(1), 2–12. https://doi.org/10.1111/ppl.12540
57. Zawislak, G. (2013). Morphological characters of Hyssopus officinalis and chemical composition of its essential oil. Modern Phytomorphology, 4, 93–95. https://doi.org/10.5281/zenodo.161195