پاسخ فیزیکوشیمیایی و رشد اولیه گیاهچه سه گیاه معطر بابونه کبیر (Tanacetum parthenium)، بومادران (Achillea millefolium) و قیچ (Zygophyllum eurypterum) به تنش شوری

علوم باغبانی

مقاله 8، دوره 39، شماره 2 - شماره پیاپی 66، تیر 1404، صفحه 297-283   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2024.89514.1372

نویسندگان

مریم ایاسه؛ محسن کافی^* ؛ مهدی خان سفید؛ مجید شکرپور؛ روح انگیز نادری

گروه علوم و مهندسی باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

ایران در منطقه خشکی از جهان قرار دارد که شوری خاک اغلب با شرایط خشکسالی هم‌زمان است. تنش شوری از طریق القاء تنش اسمزی، تنش اکسیداتیو و ایجاد سمیت یونی باعث ایجاد اختلال در رشد طبیعی گیاهان می­شود. هدف از این مطالعه، بررسی پاسخ­های فیزیکوشیمیایی و رشد اولیه گیاهچه سه گیاه بابونه کبیر (Tanacetum parthenium)، بومادران (Achillea millefolium) و قیچ (Zygophyllum eurypterum) به سطوح مختلف تنش شوری صفر (شاهد)، 5/1، 3 و 6 دسی­زیمنس بر متر بود. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در شرایط گلخانه­ای در کشت گلدانی اجرا شد. برای اعمال تنش شوری از ماده سدیم کلرید استفاده شد و تنش شوری در مرحله­ رشدی استقرار گیاهچه­ای صورت گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که با افزایش غلظت شوری، میزان رنگریزه‌‌ها‌ی فتوسنتزی (کلروفیل a، کلروفیل b، کاروتنوئید و کلروفیل کل) کاهش یافت که با کاهش میزان رشد طولی اندام هوایی و ریشه همراه بود. در سطوح تنش شوری شدید، میزان خسارت اکسیداتیو افزایش یافت که منجر به افزایش پراکسیداسیون چربی ²(MDA) کاهش پایداری غشاء سلولی شد و با کاهش رنگیزه‌های فتوسنتزی و در نهایت اختلال در رشد بهینه اولیه گیاه همراه بود. در پاسخ به تنش اکسیداتیو حاصل از تنش شوری، ظرفیت آنتی اکسیدانی هر سه گونه مورد مطالعه افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که میزان تعادلی نسبت پتاسیم به سدیم رابطه معنی‌داری با گونه گیاهی، اندام گیاه و سطح غلظت شوری داشت که بیشترین آن در اندام هوایی بابونه کبیر مشاهده شد. به‌طور کلی، با توجه به پاسخ­های بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی مرتبط با تحمل تنش شوری، هر سه گیاه مورد مطالعه به تنش شوری تحمل نسبتاً بالایی داشتند، امّا بیشترین تحمل تنش شوری در گیاه بابونه کبیر مشاهده گردید. بنابراین، کشت این سه گونه با ارزش زینتی معطر و دارویی می­تواند یک راهکار مناسب برای پایداری اکولوژی بوم‌نظام­های شور و همچنین کاربست در ترکیب کاشت در مناظر شهری باشد.

کلیدواژه‌ها

پایداری یون‌ها؛ پتانسیل اسمزی؛ ظرفیت آنتی‌اکسیدانی؛ گیاهان معطر

مراجع

1. Abdelaal, K.A., Mazrou, Y.S., & Hafez, Y.M. (2020). Silicon foliar application mitigates salt stress in sweet pepper plants by enhancing water status, photosynthesis, antioxidant enzyme activity and fruit yield. Plants, 9(6), 733.‏ https://doi.org/13390/plants9060733
2. Abdel-Farid, I.B., Marghany, M.R., Rowezek, M.M., & Sheded, M.G. (2020). Effect of Salinity stress on growth and metabolomicprofiling of Cucumis sativus and Solanum lycopersicum. Plants, 9(11), 1626.‏ https://doi.org/3390/plants9111626
3. Ahmadi, S.Z., Ghorbanpour, M., Aghaee, A., & Hadian, J. (2020). Deciphering morpho-physiological and phytochemical attributes of Tanacetum parthenium L. plants exposed to C60 fullerene and salicylic acid. Chemosphere, 259, 127406.‏ https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127406
4. Akcin, A., & Yalcin, E. (2016). Effect of salinity stress on chlorophyll, carotenoid content, and proline in Salicornia prostrata and Suaeda prostrata Pall. subsp. prostrata (Amaranthaceae). Brazilian Journal of Botany, 39, 101-106. https://doi.org/10.1007/s40415-015-0218-y
5. Alam, A., Ullah, H., Attia, A., & Datta, A. (2020). Effects of salinity stress on growth, mineral nutrient accumulation and biochemical parameters of seedlings of three citrus rootstocks. International Journal of Fruit Science, 20(4), 786-804.‏ https://doi.org/10.1080/15538362.2019.1674762
6. Alfadil, A.A., Xia, J., Shaghaleh, H., Alhaj Hamoud, Y., Ibrahim, J.N., Hamad, A.A.A., Rahim, Sh.F., Sheteiwy, M., & Wu, T. (2021). Wheat straw biochar application improves the morphological, physiological, and yield attributes of maize and the physicochemical properties of soil under deficit irrigation and salinity stress. Journal of Plant Nutrition, 44(16), 2399-2420.‏ https://doi.org/1080/01904167.2021.1918156
7. Altaf, M.A., Shahid, R., Ren, M.X., Altaf, M.M., Khan, L.U., Shahid, S., & Jahan, M. S. (2021). Melatonin alleviates salt damage in tomato seedling: A root architecture system, photosynthetic capacity, ion homeostasis, and antioxidant enzymes analysis. Scientia Horticulturae, 285, 110145.‏ https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110145
8. Amin, A., Yasin, R., & Sarwar, M.I. (2019). A review: Impact of salinity on plant growth view project geochemistry view project. Nature and Science, 17, 34-40.‏ https://doi.org/7537/marsnsj170119.06
9. Ashraf, M.P.J.C., & Harris, P.J. (2004). Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Science, 166(1), 3-16.‏ https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2003.10.024
10. Bakhoum, G.S., Sadak, M.S., & Badr, E.A.E.M. (2020). Mitigation of adverse effects of salinity stress on sunflower plant (Helianthus annuus) by exogenous application of chitosan. Bulletin of the National Research Centre, 44, 1-11.‏ https://doi.org/10.1186/s42269-020-00343-7
11. Banerjee, A., & Roychoudhury, A. (2017). Effect of salinity stress on growth and physiology of medicinal plants. Medicinal Plants and Environmental Challenges, 177-188.‏ https://doi.org/24018/ejfood.2022.4.3.496
12. Boughalleb, F., Abdellaoui, R., Mahmoudi, M., & Bakhshandeh, E. (2020). Changes in phenolic profile, soluble sugar, proline, and antioxidant enzyme activities of Polygonum equisetiforme in response to salinity. Turkish Journal of Botany, 44(1), 25-35.‏ https://doi.org/10.3906/bot-1908-2
13. Cheng, Y., Zhao, J., Ayisi, C.L., & Cao, X. (2022). Effects of salinity and alkalinity on fatty acids, free amino acids and related substance anabolic metabolism of Nile tilapia. Aquaculture and Fisheries, 7(4), 389-395.‏ https://doi.org/10.1016/j.aaf.2020.06.005
14. Dubey, S., Bhargava, A., Fuentes, F., Shukla, S., & Srivastava, S. (2020). Effect of salinity stress on yield and quality parameters in flax (Linum usitatissimum L.). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 48(2), 954-966. https://doi.org/10.15835/nbha48211861.‏
15. Estaji, A., Roosta, H.R., Rezaei, S.A., Hosseini, S.S., & Niknam, F. (2018). Morphological, physiological and phytochemical response of different Satureja hortensis L. accessions to salinity in a greenhouse experiment. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 10, 25-33. https://doi.org/10.1016/j.jarmap.2018.04.005
16. Faizan, M., Bhat, J.A., Chen, C., Alyemeni, M.N., Wijaya, L., Ahmad, P., & Yu, F. (2021). Zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) induce salt tolerance by improving the antioxidant system and photosynthetic machinery in tomato. Plant Physiology and Biochemistry, 161, 122-130.‏ https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.02.002
17. Goharrizi, K.J., Baghizadeh, A., Kalantar, M., & Fatehi, F. (2020). Combined effects of salinity and drought on physiological and biochemical characteristics of pistachio rootstocks. Scientia Horticulturae, 261, 108970.‏ https://doi.org/11016/j.scienta.2019.108970
18. Hamidian, H., Sodaiezadeh, H., Yazdani-Biouki, R., Hakimzadeh Ardakani, M.A., Soltani, M., & Khajeh Hosseini, S. (2023). Effect of salinity stress and planting method on morphological and physiological characteristics of Licorice in greenhouse. Journal of Water Research in Agriculture, 37(1), 35-48.‏ (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22092/jwra.2023.360235.948
19. Hatam, Z., Sabet, M.S., Malakouti, M.J., Mokhtassi-Bidgoli, A., & Homaee, M. (2020). Zinc and potassium fertilizer recommendation for cotton seedlings under salinity stress based on gas exchange and chlorophyll fluorescence responses. South African Journal of Botany, 130, 155-164.‏ https://doi.org/10.1016/j.sajb.2019.11.032
20. Hnilickova, H., Kraus, K., Vachova, P., & Hnilicka, F. (2021). Salinity stress affects photosynthesis, malondialdehyde formation, and proline content in Portulaca oleracea L. Plants, 10(5), 845. https://doi.org/10.3390/plants10050845
21. Kamiab, F., Talaie, A., Khezri, M., & Javanshah, A. (2014). Exogenous application of free polyamines enhance salt tolerance of pistachio (Pistacia vera L.) seedlings. Plant Growth Regulation, 72, 257-268.‏ https://doi.org/10.1007/s10725-013-9857-9
22. Khalvandi, M., Siosemardeh, A., Roohi, E., & Keramati, S. (2021). Salicylic acid alleviated the effect of drought stress on photosynthetic characteristics and leaf protein pattern in winter wheat. Heliyon, 7(1).‏ https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e05908
23. Kwon, O.K., Mekapogu, M., & Kim, K.S. (2019). Effect of salinity stress on photosynthesis and related physiological responses in carnation (Dianthus caryophyllus). Horticulture, Environment, and Biotechnology, 60, 831-839.‏ https://doi.org/10.1007/s13580-019-00189-7
24. Mahouachi, J. (2018). Long-term salt stress influence on vegetative growth and foliar nutrient changes in mango (Mangifera indica L.) seedlings. Scientia Horticulturae, 234, 95-100.‏ https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.02.028
25. Mamedi, A., Sharifzadeh, F., Maali-Amiri, R., Divargar, F., & Rasoulnia, A. (2023). Ca²⁺-priming improves tolerance to osmotic stress in early growth stage of quinoa (Chenopodium quinoa) by ameliorating the capacity of seed protective mechanism. Russian Journal of Plant Physiology, 70(3), 54.‏ https://doi.org/10.1134/s1021443722603214
26. Mohammadi, M.H.Z., Panahirad, S., Navai, A., Bahrami, M.K., Kulak, M., & Gohari, G. (2021). Cerium oxide nanoparticles (CeO₂-NPs) improve growth parameters and antioxidant defense system in Moldavian Balm (Dracocephalum moldavica L.) under salinity stress. Plant Stress, 1, 100006.‏ https://doi.org/10.1016/j.stress.2021.100006
27. Moradi, S., Fazlali, A., & Hamedi, H. (2018). Microwave-assisted hydro-distillation of essential oil from rosemary: Comparison with traditional distillation. Avicenna Journal of Medical Biotechnology, 10(1), 22.‏
28. Najar, R., Aydi, S., Sassi-Aydi, S., Zarai, A., & Abdelly, C. (2019). Effect of salt stress on photosynthesis and chlorophyll fluorescence in Medicago truncatula. Plant Biosystems-An International Journal Dealing with all Aspects of Plant Biology, 153(1), 88-97.‏
29. Ors, S., Ekinci, M., Yildirim, E., Sahin, U., Turan, M., & Dursun, A. (2021). Interactive effects of salinity and drought stress on photosynthetic characteristics and physiology of tomato (Lycopersicon esculentum L.) seedlings. South African Journal of Botany, 137, 335-339.‏ https://doi.org/10.1016/j.sajb.2020.10.031
30. Osman, M.S., Badawy, A.A., Osman, A.I., & Abdel Latef, A.A.H. (2021). Ameliorative impact of an extract of the halophyte Arthrocnemum macrostachyum on growth and biochemical parameters of soybean under salinity stress. Journal of Plant Growth Regulation, 40, 1245-1256.‏ https://doi.org/10.1007/s00344-020-10185-2
31. Parihar, P., Singh, S., Singh, R., Singh, V.P., & Prasad, S.M. (2015). Effect of salinity stress on plants and its tolerance strategies: A review. Environmental Science and Pollution Research, 22, 4056-4075.‏ https://doi.org/10.1007/s11356-014-3739-1
32. Radzhabov, G.K., Aliev, A.M., Musaev, A.M., & Islamova, F.I. (2022). Variability of the constituent composition of Achillea millefolium essential oils in the wild flora of Dagestan. Pharmaceutical Chemistry Journal, 56(5), 661-666.‏ https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.04.046
33. Rehman, N.U., Alsabahi, J.N., Alam, T., Khan, A., Ullah, S., & Al-Harrasi, A. (2022). Carbonic anhydrase-II, α-glucosidase, and chemical composition of essential oils from stem and leaves of zygophyllum qatarense. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 25(4), 835-843.‏
34. Reza, D.T.A., Sohrab, M., Hossein Ali, A., & Masoomeh, S. (2021). Role of rhizospheric microorganisms in mitigating the adverse effect of salinity stress in Plantago ovata growth, biochemical and photosynthetic traits. Archives of Agronomy and Soil Science, 67(8), 1060-1074.‏ https://doi.org/1007/978-981-16-2922-8_9
35. Saddiq, M.S., Iqbal, S., Hafeez, M.B., Ibrahim, A.M., Raza, A., Fatima, E. M., Baloch, H., Jahanzaib, Woodrow, P., & Ciarmiello, L.F. (2021). Effect of salinity stress on physiological changes in winter and spring wheat. Agronomy, 11(6), 1193.‏ https://doi.org/10.3390/agronomy11061193
36. Salimi, A., Rowshan, V., & Khanpoor, E. (2017). Effect of salinity on quality and quantity of essential oil components and antioxidant activity in yarrow (Achillea millefolium L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 32(6), 948-957. (in Persian with English abstract)‏. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2017.109309
37. Sanjerehei, M.M., & Rundel, P.W. (2019). Distribution of drought-tolerant plant species under future climate change in Iran. Environmental & Experimental Biology, 17(4).‏ https://doi.org/10.22364/eeb.17.16
38. Sarker, U., & Oba, S. (2020). The response of salinity stress-induced tricolor to growth, anatomy, physiology, non-enzymatic and enzymatic antioxidants. Frontiers in Plant Science, 11, 559876.‏ https://doi.org/10.3389/fpls.2020.559876
39. Yadav, V.K., Gacem, A., Choudhary, N., Rai, A., Kumar, P., Yadav, K.K., Abbas, M., Barik, D., & Islam, S. (2022). Status of coal-based thermal power plants, coal fly ash production, utilization in India and their emerging applications. Minerals, 12(12), 1503. https://doi.org/10.3390/min12121503

Zeeshan, M., Lu, M., Sehar, S., Holford, P., & Wu, F. (2020). Comparison of biochemical, anatomical, morphological, and physiological responses to salinity stress in wheat and barley genotypes deferring in salinity tolerance. Agronomy, 10(1), 127. https://doi.org/10.3390/agronomy10010127