بررسی اثر تنش کم‌آبیاری بر ترکیبات تشکیل‌دهنده اسانس و فعالیت آنتی‌اکسیدانی گیاه دارویی برازمبل (S. abrotanoides)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان 83111-84156، ایران

2 گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان 83111-84156، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان 83111-84156، ایران

چکیده

خشکی یکی از مهم‌ترین تنش‌های غیرزیستی است که رشد، نمو و فرایندهای بیوشیمیایی گیاه مانند تولید متابولیت‌های ثانویه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. گیاه برازمبل (Salvia subg. Perovskia) متعلق به تیره نعناعیان می‌باشد و مصارف دارویی فراوانی دارد. به منظور بررسی اثر تنش کم‌آبیاری بر محتوای پلی‌فنول‌ها، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و ترکیبات تشکیل‌دهنده اسانس دو جمعیت برازمبل از گونه S. abrotanoides، آزمایشی در قالب طرح پایه بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در دو سال متوالی 1399-1400 اجرا شد. سطوح رطوبتی اعمال شده شامل: در حد ظرفیت زراعی مزرعه (شاهد)، 70 درصد ظرفیت زراعی (تنش ملایم) و 50 درصد ظرفیت زراعی (تنش شدید) بود. نتایج نشان داد که با افزایش شدت تنش رطوبتی میزان فنول و فلاونوئید کل، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، غلظت پرولین و درصد اسانس نسبت به شاهد افزایش یافت. همچنین، در مقایسه بین دو جمعیت، بیشترین مقدار فنول و فلاونوئید کل و خاصیت آنتی‌اکسیدانی در جمعیت SAbAY نسبت به جمعیت دیگر و در سال دوم زراعی مشاهده گردید. همچنین در سطوح تنش ملایم و شدید، درصد همه ترکیبات غالب اسانس (دلتا 3 کارن، کمفور، 1و8 سینئول، برنئول، میرسن و آلفا‌پینن) افزایش یافت و در نتیجه موجب بهبود کیفیت اسانس این گیاه گردید. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که تنش خشکی ملایم و شدید به طور قابل توجهی باعث افزایش متابولیت‌های ثانویه، فعالیت‌ آنتی‌اکسیدانی و درصد ترکیبات اصلی اسانس شد و این موضوع بینشی برای بهبود کمی و کیفی اجزای زیست فعال گیاه برازمبل با ایجاد تنش رطوبتی مدیریت شده فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of limited irrigation effects on essential oil constituents and antioxidant activities of the medicinal plant S. abrotanoides

نویسندگان [English]

  • Mahvash Afshari 1
  • Mehdi Rahimmalek 2
  • Mohammad R. Sabzalian 3
1 Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
2 Department of Horticulture, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, I.R. of Iran
3 Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
چکیده [English]

Evaluation of limited irrigation effects on essential oil constituents and antioxidant activities of the medicinal plant S. abrotanoides



Abstract

Introduction: Drought is one of the most important abiotic stresses that affects plant growth, development and biochemical processes of plants such as the production of secondary metabolites and aromatic chemical compounds. Salvia subgenus Perovskia belongs to the Lamiaceae family and it has numerous therapeutic properties. In general, the anti-oxidative defense mechanisms are mainly classified into enzymatic (e.g., guaiacol peroxidase, and ascorbate peroxidase) and non-enzymatic, i.e., polyphenolic compounds, terpenoids, proline, which can coordinately detoxify excess reactive oxygen species in the cells. Indeed, water deficit stress can impose profound effects on quality and quantity of essential oils in aromatic plants.

Materials and Methods: In order to investigate the effects of limited irrigation on polyphenol contents, antioxidant enzyme activities and essential oil constituents of two populations of S. abrotanoides viz., Abyaneh and Mezdeh populations, as endemic species of Iran, a randomized complete block design with three replications was conducted at the Research Farm of Isfahan University of Technology, in two consecutive years 2020-2021. Water deficit levels included field capacity (as control), 70% of field capacity (mild stress), and 50% of field capacity (severe stress).

Results and Discussion: The results showed that total phenolic content, total flavonoids, antioxidant enzymes activities, proline content, and essential oil yield substantially increased with the severity of stress as compared with well-watered plants. Furthermore, the highest contents of total phenolics, total flavonoids, and antioxidant activities were obtained in Abyaneh population in comparison to the other ones at the second year of cultivation. In other words, Abyaneh has a greater capacity in regulating water deficit stress than the other population. The essential oil content ranged from 1.01 to 2.82% in Abyaneh population and 0.78 to 2.04% in Mezdeh population. The analysis of the essential oils by GC/MS revealed the presence of a large number of components represented mainly by oxygenated monoterpenes. Camphor concentration ranged from 18.28% (Abyaneh population and mild stress) to 29.26% (Mezdeh population and severe stress). The amount of berneol ranged from 1.18% (Mezdeh population and well-watered level) to 4.34% (Mezdeh population and mild stress), and the level of δ-3-carene ranged from 1.62% (Mezdeh population and severe stress) to 11.81% (Abyaneh population and mild stress). The highest and lowest amount of 1,8-cineole were found in Abyaneh population under mild stress level (25.79%) and Mezdeh population under well-watered level (15.95%), respectively. Among main essential oil compositions, Abyaneh population showed the highest amount of α-pinene under well-watered level (10.81%), while this population had the lowest value (5.04%) under severe stress level. Furthermore, the concentration of myrcene were obtained in the range of 0.59% to 9.90%, in which the highest value was observed for the sample collected from Abyaneh population under severe stress level, while the sample of this population under well-watered along with mild stress levels showed the lowest values. In both plant populations, the proportions of oxygenated monoterpenes were elevated with increasing stress severity while the sesquiterpenes (sesquiterpene hydrocarbons and oxygenated sesquiterpenes) decreased. In addition, the percentage of all prominent volatile constituents including δ-3-carene, camphor, 1,8-cineole, berneol, myrcene and α-pinene elevated at the levels of mild and severe stress, and it suggested that water stress conditions improved the quality of the studied essential oils.

Conclusion: Finally, it can be concluded that mild and severe drought stress significantly increased secondary metabolites, antioxidant activities, and the percentage of prominent volatile constituents, which provided an insight for improving the qualitative and quantitative status of bioactive components of S. abrotanoides with moisture-stress management practices.

Key words: Lamiaceae family, Moisture stress, Monoterpenes, Total phenols, Flavonoids

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lamiaceae family
  • Moisture stress
  • Monoterpenes
  • Total phenols
  • Flavonoids

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 10 اسفند 1402
  • تاریخ دریافت: 04 اردیبهشت 1401
  • تاریخ بازنگری: 22 خرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 26 بهمن 1402