نویسندگان
1 روه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 3697-19395، تهران، ایران
2 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زابل، زابل، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Ajwan (Carum Copticum L.) is an important plant in Apiaceae family and has many medical uses. In this research, the effects of water deficit stress on growth, yield, compatible metabolite accumulations (proline and carbohydrates) and plant ingredients were studied under controlled conditions in a greenhouse. Water deficit levels included mild stress (90% field capacity), medium stress (70% field capacity) and severe stress (50% field capacity ). In 50% field capacity, the plant didn't reach to seeding stage. Also, In this study, seed essence of plants under water stress, levels of 70 and 90% field capacity, was obtained by distillation with water and chemical compounds of essence were analyzed by GC/MS method .The statistical results showed significant effects of water stress on growth parameters, seed yield, proline accumulation, carbohydrate accumulation, oil yield and essential oil percentage. The increase of water stress decreased plant height, number of lateral branches, dry weight and seed yield. However, oil yield, oil percentage, proline and carbohydrate contents increased. The highest amounts of proline and carbohydrate at the 50% of field capacity (high stress) and also the maximum essential oil yield and percentage of essential oil at 70% field capacity were observed. Twenty-one chemical compounds were identified in both of the essences of Carum Copticum, and thymol, gamatherpinen and parasimen in each treatment were changed.
کلیدواژه‌ها [English]
خشکی یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده رشد گیاهان در سراسر جهان و شایع‌ترین تنش محیطی است که تقریباً 25 درصد از اراضی جهان را محدود می‌کند. تنش خشکی همچنین بر تولیدات کشاورزی تأثیرگذار است و باعث کاهش محصولات می‌شود (Khan et al., 2010). تنش خشکی می‌تواند در اثر عوامل آب و هوایی متعدد که باعث کمبود آب در داخل گیاه می‌شود به وجود آید. طبیعت غیرمتحرک گیاهان سبب شده است که به طور مداوم در معرض انواع شرایط نامساعد محیطی (از جمله تنش‌های خشکی و شوری) قرار گیرند (Baghalian et al., 2008). در چنین شرایطی اغلب اوقات دمای بالا و وضعیت نامناسب عناصر غذایی آثار خشکی را پیچیده‌تر می‌کند (Yadav and Bhathagar, 2001). با توجه به کمبود شدید منابع آب در آینده نزدیک، مدیریت منابع آب به منظور بهره‌وری و افزایش راندمان مصرف آب از اهمیت خاصی برخوردار است (Baghalian et al., 2008).
گیاه زنیان با نام علمی Carum copticumاز تیره چتریان (Apiaceae) جزو پیشرفته‌ترین گیاهان گل‌دار نهاندانه اولیه، علفی، یک‌ساله، بی‌کُرک، ساقه ایستاده، برگ‌هایی با پهنک منقسم، بریدگی زیاد و نازک، با گل‌های سفید به صورت چتر مرکب، میوه کوچک و بیضوی است (Najafi, 2011). در طب سنتی، از زنیان به عنوان ضد نفخ، مسکن دردهای روماتیسمی و رفع ناراحتی‌های گوارشی استفاده می‌شود (Zargari, 1998). میوه گیاه دارای اسانسی است که مقدار نسبی آن بر حسب محل رویش تفاوت دارد. اسانس این گیاه با نام Ajowan oil شناخته می‌شود. این اسانس ظاهری بی‌رنگ یا مایل به قهوه‌ای و بویی شبیه تیمول دارد. ترکیبات آن تیمول، ترپینن، کارواکرول، آلفا و بتا پینن، پاراسیمن و ... گزارش شده است (Aktuge and Karapikar, 1987). زنیان منبع بسیار غنی از ماده ضدعفونی کننده تیمول است (Zargari, 1998). تحقیقات متعددی پژوهشگران نشان داده است که تیمول موجود در اسانس گیاه دارویی زنیان دارای اثر ضد باکتریایی است (Aberoomand Azar et al., 2010).
تنش خشکی بر رشد، عملکرد و متابولیت‌های ثانویه در مورد همه گیاهان به طور یکسان عمل نمی‌کند، بلکه ضد و نقیض است. با توجه به این که امروزه نقش دفاعی متابولیت‌های ثانویه تقریباً پذیرفته شده است اما هنوز بررسی سازوکار تأثیر تنش‌های محیطی بر تولید این مواد تصویر پیچیده و پر ابهامی پیش رو دارد. شواهد فراوانی نشان می‌دهد که در شرایط تنش، تولید برخی از این ترکیب‌ها تا چندین برابر افزایش می‌یابد، اما دلایل زیادی نیز وجود دارد که این تأثیر همیشگی نیست. در موارد زیادی نیز کاهش میزان متابولیت‌های ثانویه در شرایط تنش مشاهده می‌شود (Misra and Srivastava, 2000؛ Hasani et al., 2004؛ Khalid, 2006؛ (Petropoulos et al., 2008. تنش خشکی با کاهش تورژسانس و رشد سلول، کاهش جذب نور و ظرفیت کل فتوسنتزی گیاه به ویژه در ساقه و برگ‌ها، باعث کاهش رشد گیاه و همچنین به تأخیر انداختن جوانه‌زنی می‌شود (Hasani, 2006). Hasani و همکاران (2004) مشاهده کردند که با کاهش مقدار آبیاری، ارتفاع بوته، قطر ساقه، سطح برگ، وزن تر و خشک ریشه گیاه ریحان کاهش پیدا کرد. Misra و Srivastava (2000) نیز مشاهده کردند که تنش آبی باعث کاهش معنی‌دار وزن تر و خشک و عملکرد اسانس بوته‌های نعناع می‌شود.
از سازوکارهای کارآمدی که گیاه در شرایط کم‌آبی از آن بهره می‌برد، تنظیم اسمزی است. تنظیم اسمزی پدیده‌ای فیزیولوژیک است که طی آن پتانسیل اسمزی بافت‌های تحت تنش در اثر انباشت گروهی از مواد اسمزی در سلول‌ها کاهش می‌یابد و در نتیجه فشار تورژسانس سلول‌ها در حد مطلوبی نگهداری می‌شود. این مواد اسمزی عمدتاً شامل برخی از عناصر غذایی (نظیر: پتاسیم، سدیم و کلسیم)، برخی متابولیت‌ها نظیر: قندها (به ویژه مونوساکاریدها)، آمینو اسیدها (به ویژه پرولین) و اسیدهای آلی هستند (Serraj and Sinclair, 2002). گزارش‌های متعددی مبنی بر وجود همبستگی بین انباشت پرولین و قندهای محلول در گیاهانی که در معرض تنش کم‌آبی قرار می‌گیرند وجود دارد. به طور کلی، در گیاهانی که قندهای محلول در پاسخ به تنش کم‌آبی تجمع می‌یابد، تنظیم اسمزی بهتر انجام می‌شود (Salama et al., 2007).
Aliabadi و همکاران (2008) تجمع پرولین در شرایط تنش خشکی را در گیاه گشنیز مشاهده کردند. همچنین Bandurska و Jozwiak (2010) اثر تنش خشکی را در Lolium perenne بررسی کردند و نتیجه گرفتند که همزمان با کاهش محتوای نسبی آب، میزان پرولین افزایش می‌یابد.
اثر تنش خشکی بر گیاهان دارویی و معطر کمتر بررسی شده است. نتایج پژوهش‌های انجام شده بر برخی از گیاهان دارویی نشان داد که کمبود آب در مراحل رشد رویشی (پیش از مرحله گلدهی) موجب ایجاد گیاهانی با ارتفاع کوتاه و همچنین کوچک شدن سطح پهنک برگ مثلاً در گیاه بومادران می‌شود (Sharifi Ashoorabadi et al., 2005). کاهش دسترسی به آب باعث کاهش در اندازه گیاه Calendula officinalis شده است (Rahmani et al., 2008). همچنین در مطالعه Aliabadi و همکاران (2009) گزارش شده است که رژیم کم‌آبی سبب کاهش ماده خشک در گیاه پونه می‌شود.
تنش خشکی باعث تغییر در ترکیبات دارویی و معطر گیاهان دارویی می‌شود. مطالعات بسیاری نشان داده است که تعداد دانه‌های حاصل از گیاه طی تنش کاهش می‌یابد. نتایج بررسی Barnabas و همکاران (2007) در گیاه گشنیز و مطالعه Mohamed و همکاران (2002) در گیاه جعفری نشان داد که کاهش محصول دانه‌ای، به صورت کاهش تعداد دانه‌ها یا کاهش وزن آنها یا هر دو حالت است. همچنین تنش خشکی رسیدن دوره رویشی به دوره گلدهی را کاهش می‌دهد.
اثر تنش کم‌آبی تنها به رشد و عملکرد اسانس محدود نمی‌شود بلکه بر کیفیت اسانس نیز تأثیرگذار است. این نوع تنش درصد اسانس را در گیاهان معطر و دارویی افزایش می‌دهد. Khalid (2006) گزارش کرد که اعمال تنش خشکی در دو گونه ریحان شیرین و آمریکایی درصد روغن‌های ضروری و ترکیبات آن را افزایش می‌دهد؛ چون در موارد تنش اغلب متابولیت‌های بیشتری تولید می‌شود و این مواد مانع اکسیداسیون در سلول می‌شوند (Aliabadi et al., 2009). همچنین Rahmani و همکاران (2008) گزارش کردند که تنش خشکی تأثیر قابل توجهی بر درصد اسانس گل همیشه بهار داشت. نتایج آنها نشان داد که بالاترین درصد اسانس در شرایط خشک به دست آمده است.
اگرچه تاکنون پژوهش‌های وسیعی در رابطه با اثر تنش خشکی روی محصولات زراعی انجام شده است اما در زمینه واکنش گیاهان دارویی به شرایط تنش کم‌آبی بررسی‌های کمتری انجام شده است. در رابطه با پاسخ‌های فیزیولوژیک گیاه دارویی زنیان نسبت به شرایط کم‌آبی اطلاعات اندکی در دسترس است. پژوهش حاضر با توجه به اهمیت مطالعه اثر تنش‌ها بر ویژگی‌های کمّی و کیفی گیاهان دارویی، تأثیر تنش کم‌آبی بر ویژگی‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه زنیان در شرایط گلخانه را مورد بررسی قرار داده است.
مواد و روش‌ها.
برای بررسی تأثیر تنش کم‌آبی بر صفات کمّی و کیفی گیاه زنیان، آزمایشی در قالب طرح تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زابل به اجرا درآمد. تیمارهای استفاده شده جهت اعمال تنش آبی عبارتند از: الف) شرایط 90 درصد ظرفیت زراعی (تنش ملایم)؛ ب) شرایط 70 درصد ظرفیت زراعی (تنش متوسط)؛ ج) شرایط50 درصد ظرفیت زراعی (تنش شدید).
در تحقیق حاضر، از بذر زنیان رقم بومی منطقه سیستان استفاده شد، در هر گلدان 5 بذر کاشته شد. گلدان‌های پلاستیکی با قطر دهانه 30 و ارتفاع 25 سانتی‌متر با مقداری شن درشت و سپس با مخلوط خاکی (ماسه، خاک باغچه و کود دامی پوسیده به نسبت حجمی1:1:1) پُر شدند. پس از آماده‌سازی گلدان‌ها مخلوط بذر و ماسه و روی آن با مخلوط ماسه و کود دامی پوسیده به منظور جلوگیری از جابجایی بذور پوشانده شد. دمای گلخانه 20 درجه سانتیگراد در روز و 15 درجه در شب و میزان نور در حدود 10000 تا 12000 لوکس تنظیم گردید. حدود یک هفته پس از کاشت، جوانه‌زنی بذور آغاز شد و گیاهچه‌ها شروع به رشد و نمو کردند. پس از چند مرحله تُنُک کردن، در نهایت، سه بوته در هر گلدان حفظ شد. تا رسیدن گیاهان به ارتفاع 10 سانتی‌متری، گلدان‌ها به صورت یکسان آبیاری گردید و در نهایت تیمارهای مورد نظر در دو مرحله رشد رویشی و زایشی اجرا گردید. تیمارهای در نظر گرفته شده بر اساس درصد رطوبت خاک در حالت ظرفیت زراعی بودند. برای دستیابی به سطوح مختلف تنش خاکی از روش پرهیز از آبیاری استفاده شد. بدین صورت که گلدان‌ها پس از انجام آبیاری و رسیدن مقدار رطوبت خاک به سطح ظرفیت مزرعه، دیگر آبیاری نمی‌شدند. سپس، میزان رطوبت خاک چند بار اندازه‌گیری و پس از رسیدن رطوبت خاک به سطح رطوبتی تیمار مورد نظر، میزان آب لازم برای رسیدن رطوبت خاک گلدان از رابطه
V=PZA(FC-PWP)/100 محاسبه گردید. در این رابطه V حجم آب آبیاری، P وزن مخصوص خاک، Z عمق توسعه ریشه، A مساحت واحد آزمایشی و PWP رطوبت خاک در نقطه پژمردگی دایم تعریف می‌شود. برای اندازه‌گیری میزان رطوبت خاک و تعیین زمان آبیاری از دستگاه TDR (مدل TRYME، شرکت IMCO، ساخت آلمان) استفاده شد (Topp and Davies, 1985).
در پایان دوره رشد صفات مورفولوژیک نظیر: ارتفاع بوته، تعداد شاخه جانبی، تعداد چتر در هر بوته، وزن خشک اندام رویشی اندازه‌گیری شد.
اندازه‌گیری پرولین: برای اندازه‌گیری پرولین ابتدا 5/0 گرم از اندام هوایی هر تیمار برداشت گردید. سپس بافت گیاهی در هاون چینی کاملاً ساییده شد. پس از این مرحله، 10 میلی‌لیتر سولفوریک اسید 3 درصد به آن اضافه و محتوی هاون مخلوط و در نهایت با کاغذ صافی واتمن صاف گردید. به 2 میلی‌لیتر از محلول حاصل 2 میلی‌لیتر معرف نین هیدرین (125 میلی‌گرم نین هیدرین، 20 میلی‌لیتر فسفریک اسید 6 مولار و 30 میلی‌لیتر استیک اسید گلاسیال) اضافه شد و به مدت یک ساعت در حمام آب جوش در دمای 100 درجه سانتیگراد قرار داده شد. سپس، لوله‌های محتوی محلول حاصل در یخ قرار گرفت تا سرد شدند. پس از ایجاد تعادل با دمای محیط به لوله‌ها 4 میلی‌لیتر تولوئن اضافه و به مدت 30 ثانیه به شدت مخلوط گردید. در پایان، مقدار پرولین در اندام هوایی با اسپکتروفتومتر (مدل U-100، شرکت Shimadzu، ساخت ژاپن) در طول موج 520 نانومتر به دست آمد و بر اساس میلی‌گرم در 100 گرم ماده تر محاسبه گردید (Bates et al., 1973).
اندازه‌گیری کربوهیدرات: 05/0 گرم بافت خشک شده از هر تیمار با 3 میلی‌لیتر الکل 80 درصد در هاون چینی کاملاً ساییده شد. همگنای حاصل به مدت 15 دقیقه در 5000 دور بر دقیقه سانتریفیوژ شد (مدل Z230AChermle، ساخت آلمان) و از محلول رویی برای سنجش قندهای محلول استفاده شد. به این ترتیب که 1 میلی‌لیتر از عصاره حاوی کربوهیدرات‌های محلول در لوله آزمایش ریخته و به آن 1 میلی‌لیتر محلول 5 درصد فنل (5 گرم فنل در 100 میلی‌لیترآب مقطر) افزوده و به خوبی مخلوط شدند (نمونه‌ها به نسبت 1:2 یا 4:1 رقیق شدند). در مرحله پایانی، 5 میلی‌لیتر سولفوریک اسید غلیظ به هر لوله اضافه و به شدت مخلوط شد. لوله‌ها به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق قرار گرفتند و مقادیر جذب نوری آنها در طول موج 480 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد. در پایان، مقدار قند بر حسب میکروگرم در 100 گرم بافت خشک گیاه محاسبه گردید (Dubious et al., 1956).
استخراج و اندازه‌گیری درصد اسانس: استخراج و اندازه‌گیری درصد اسانس، در پایان گلدهی برداشت بوته‌ها در زمانی که بذرها به رنگ سبز مایل به زرد در آمده بودند انجام شد. بوته‌ها جمع‌آوری و در سایه خشک گردید. سپس بذرها با کوبیده شدن از ساقه و مواد زاید دیگر جدا شدند. استخراج اسانس از بذر زنیان توسط دستگاه کلونجر (مدل British Pharmacopa، دارونامه بریتانیا) و با روش تقطیر با آب انجام گردید (Davazdah Emami et al., 2010). پس از افزودن سولفات سدیم، برای جداسازی و شناسایی ترکیبات اسانس با دستگاه GC/MS در شرایط خنک و تاریک یخچال نگهداری شد. مشخصات دستگاه کروماتوگرافی گازی و طیف‌سنجی جرمی (GC/MS) به این شرح است: دستگاه GC (مدل HP-6890، شرکت Hewlett Packard، ساخت امریکا)، درجه حرارت محل تزریق 250 درجه سانتیگراد، برنامه‌ریزی حرارتی 60-220 درجه سانتیگراد، نوع ستون
HP-5MS، گاز حامل هلیوم، سرعت جریان گاز 1 میلی‌لیتر در دقیقه، طول ستون 30 متر، قطر داخلی 250 میکرومتر و دستگاه MS (مدل HP-5973، شرکت Hewlett Packard، ساخت امریکا) با انرژی یونیزاسیون 70eV بود.
شناسایی ترکیبات با توجه به الگوی خروج پیک‌ها، شاخص بازداری و تطبیق آنها با طیف‌های جرمی استاندارد موجود در کتابخانه کامپیوتری انجام شد.
پس از تعیین درصد اسانس، عملکرد آن از طریق حاصلضرب عملکرد دانه و درصد اسانس به دست آمد (Kapoor et al., 2004).
تحلیل آماری: از نرم‌افزار SAS نسخه 4/9 استفاده شد. مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون LSD در سطح اطمینان 5 درصد انجام گرفت.
نتایج.
اثر تنش کم‌آبی بر ارتفاع بوته: سطوح مختلف تنش کم‌آبی تأثیر معنی‌داری بر ارتفاع بوته داشت (جدول 1). بیشترین ارتفاع در سطح 90 درصد ظرفیت زراعی برابر با 66/53 و کمترین آن در تیمار 50 درصد ظرفیت زراعی برابر با 66/31 سانتی‌متر بود (جدول 2).
اثر تنش کم‌آبی بر تعداد شاخه جانبی: سطوح مختلف تنش کم‌آبی تأثیر معنی‌داری بر تعداد شاخه‌های جانبی در بوته داشت (جدول 1). بیشترین تعداد شاخه جانبی مربوط به تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی با 66/6 وکمترین مقدار مربوط به تیمار 50 درصد ظرفیت زراعی با 33/3 شاخه جانبی بود. تیمار 70 درصد ظرفیت زراعی با 33/5 شاخه جانبی اختلافی با تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی نداشت (جدول 2).
.اثر تنش کم‌آبی بر وزن خشک اندام رویشی: سطوح مختلف تنش کم‌آبی تأثیر معنی‌داری بر وزن خشک بوته داشت (جدول 1). بیشترین میزان وزن خشک تک بوته مربوط به تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی با 68/27 و کمترین میزان مربوط به تیمار 50 درصد ظرفیت زراعی با 95/20 گرم بود (جدول 2).
اثر تنش کم‌آبی بر تعداد چتر: سطوح مختلف تنش کم‌آبی تأثیر معنی‌داری بر تعداد چتر در بوته داشت (جدول 1). بیشترین تعداد چتر، مربوط به تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی با 33/22 و کمترین آن مربوط به تیمار70 درصد ظرفیت زراعی با 33/18 چتر بود (جدول 2). شایان ذکر است که در تیمار 50 درصد ظرفیت زراعی به علت کاهش شدید مقدارآب، رشد رویشی گیاه زنیان (اندام هوایی و ریشه‌ها) کاهش یافت و در نهایت گیاه به مرحله زایشی نرسید.
جدول 1- تجزیه واریانس اثر تنش کم‌آبی بر ویژگی‌های مورفولوژی گیاه زنیان. ns، ** و * به ترتیب غیرمعنی‌دار و در سطح احتمال 1 و 5 درصد معنی‌دار هستند.
|
|
میانگین مربعات |
||||
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
وزن خشک بوته |
ارتفاع بوته |
تعدادچتر در بوته |
تعداد شاخه جانبی |
|
تیمار |
2 |
*13/34 |
*11/363 |
*44/425 |
*44/8 |
|
خطا |
6 |
24/1 |
22/5 |
55/1 |
33/0 |
|
ضریب تغییرات ( درصد) |
5/12 |
7/22 |
76 |
29 |
|
جدول 2- مقایسه میانگین اثر تنش کم‌آبی بر صفات مورفولوژی اندازه‌گیری شده درگیاه زنیان. مقادیر میانگین سه تکرار ± SE است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح p≤0.05 است.
|
سطوح تنش
صفات |
90 درصد ظرفیت زراعی |
70 درصد ظرفیت زراعی |
50 درصد ظرفیت زراعی |
|
وزن خشک بوته (گرم) |
a68/27 |
b 60/24 |
c95/20 |
|
ارتفاع (سانتی‌متر) |
a66/53 |
b00/43 |
c 66/31 |
|
تعداد چتر در بوته |
a33/22 |
b33/18 |
c 00/0 |
|
تعداد شاخه جانبی |
ab 66/6 |
ab33/5 |
c 33/3 |
اثر تنش کم‌آبی بر عملکرد بذر: سطوح مختلف تنش کم‌آبی تأثیر معنی‌داری بر عملکرد بذر داشت (جدول 3). بیشترین عملکرد بذر مربوط به تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی با 62/1060 و کمترین عملکرد مربوط به تیمار 70 درصد ظرفیت زراعی با 78/713 کیلوگرم در هکتار به دست آمد (جدول 4). شایان ذکر است که در تیمار 50 درصد تنش آبی گیاه به مرحله بذردهی نرسید.
جدول 3- تجزیه واریانس اثر تنش کم‌آبی بر عملکرد بذر در گیاه زنیان. ns، ** و * به ترتیب غیرمعنی‌دار و در سطح احتمال 1 و 5 درصد معنی‌دار هستند.
|
میانگین مربعات |
||
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
عملکرد بذر در هکتار |
|
تیمار |
2 |
*15/877359 |
|
خطا |
6 |
75/1495 |
|
ضریب تغییرات (درصد) |
79 |
|
جدول 4- مقایسه میانگیناثر تنش کم‌آبی بر عملکردبذر در گیاه زنیان. مقادیر میانگین سه تکرار ± SE است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح p≤0.05 است.
|
سطوح تنش صفات |
90 درصد ظرفیت زراعی |
70 درصد ظرفیت زراعی |
50 درصد ظرفیت زراعی |
|
عملکرد بذر (کیلوگرم در هکتار) |
a62/1060 |
b00/713 |
c 00/00 |
اثر تنش کم‌آبی بر درصد اسانس: سطوح مختلف تنش کم‌آبی تأثیر معنی‌داری بر درصد اسانس داشت (جدول 5). با افزایش شدت تنش کم‌آبی از 90 به 70 درصد ظرفیت زراعی بر درصد اسانس بذر زنیان افزوده شد. بالاترین درصد اسانس تولید شده مربوط به تیمار 70 درصد ظرفیت زراعی به میزان 96/3 درصد و کمترین میزان مربوط به تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی به میزان 43/2 درصد مشاهده شد (جدول 6).
اثر تنش کم‌آبی بر عملکرد اسانس: سطوح مختلف تنش کم‌آبی بر عملکرد اسانس نیز تأثیر معنی‌داری داشت (جدول 5). با افزایش سطح تنش از 90 به 70 عملکرد اسانس افزایش نشان داد. بیشترین میزان عملکرد اسانس مربوط به تیمار 70 درصد ظرفیت زراعی به میزان 6/28 و کمترین آن به میزان 11/24 کیلوگرم در هکتار مربوط به سطح 90 درصد ظرفیت زراعی مشاهده شد (جدول 6).
اثر تنش کم‌آبی بر میزان پرولین: سطوح مختلف تنش کم‌آبی تأثیر معنی‌داری بر میزان پرولین داشت (جدول 5). بیشترین میزان پرولین مربوط به تیمار 50 درصد ظرفیت زراعی و کمترین میزان مربوط به سطح 90 درصد ظرفیت زراعی با 023/0 میلی‌گرم در گرم وزن تر بود (جدول 6).
اثر تنش کم‌آبی بر میزان کربوهیدرات: سطوح مختلف تنش کم‌آبی همچنین تأثیر معنی‌داری بر میزان کربوهیدرات داشت (جدول 5). بیشترین میزان کربوهیدرات مربوط به تیمار 50 درصد ظرفیت زراعی برابر با 06/2 و کمترین میزان مربوط به تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی برابر با 96/0 میلی‌گرم در گرم وزن خشک بود (جدول 6).
جدول 5- تجزیه واریانس اثر تنش کم‌آبی بر شاخص‌های فیزیولوژیک و دارویی گیاه زنیان. ns، ** و * به ترتیب غیرمعنی‌دار و در سطح احتمال 1 و 5 درصد معنی‌دار هستند.
|
|
میانگین مربعات |
||||
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
پرولین |
کربوهیدرات |
درصد اسانس |
عملکرد اسانس |
|
تیمار |
2 |
*11/0 |
*904/0 |
*12 |
*2/711 |
|
خطا |
6 |
001/0 |
11/0 |
030/0 |
516/0 |
|
ضریب تغییرات (درصد) |
64 |
2/32 |
2/81 |
8/75 |
|
جدول 6- مقایسه میانگین اثر تنش کم‌آبی بر شاخص‌های فیزیولوژیک و دارویی در گیاه زنیان. مقادیر میانگین سه تکرار ± SE است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح p≤0.05 است.
|
سطوح تنش صفات |
90 درصد ظرفیت زراعی |
70 درصد ظرفیت زراعی |
50 درصد ظرفیت زراعی |
|
درصد اسانس |
a 43/2 |
b 96/3 |
c 00/0 |
|
عملکرد اسانس (کیلوگرم در هکتار) |
a 77/25 |
b 6/28 |
c 00/0 |
|
پرولین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر) |
a 023/0 |
b 080/0 |
c 145/0 |
|
کربوهیدرات (میلی‌گرم بر گرم وزن خشک) |
a 96/0 |
b 47/1 |
c 06/2 |
جدول 7- درصد ترکیبات اسانس زنیان در سطوح 90 درصد و 70 درصد تنش کم آبی
|
مشخصات نمونه‌ها |
شاخص بازداری (RI) |
ترکیبات تشکیل‌دهنده اسانس |
|
|
تیمار 90 درصد ظرفیت زراعی |
تیمار 70 درصد ظرفیت زراعی |
||
|
0/1 |
8/0 |
1006 |
2-Caren |
|
3/1 |
3/2 |
993 |
3-octanone |
|
8/0 |
6/1 |
1011 |
a-Phylandrene |
|
6/1 |
1/1 |
1043 |
b-phylandrene |
|
6/1 |
9/3 |
1338 |
Candinol |
|
3/3 |
6/2 |
1310 |
Carvacrol |
|
8/3 |
4/3 |
1370 |
Hexadecanoeic acid |
|
1/2 |
9/0 |
1050 |
Limonene |
|
8/7 |
9/1 |
1152 |
Linalool |
|
6/5 |
9/0 |
998 |
Myrcene |
|
6/26 |
5/17 |
1034 |
p-cymene |
|
9/0 |
5/4 |
971 |
Sabinene |
|
6/2 |
2/1 |
985 |
ß-pinene |
|
3/1 |
8/3 |
1178 |
Terpinene-4-ol |
|
3/12 |
3/23 |
1296 |
Thymol |
|
9/1 |
0/1 |
1260 |
Verbenone |
|
1/2 |
7/5 |
1016 |
α-Fenchen |
|
7/3 |
1/1 |
948 |
α-Pinene |
|
8/0 |
3/1 |
1027 |
α-Terpinene |
|
2/1 |
9/2 |
936 |
α-Thujene |
|
17 |
8/16 |
1066 |
γ-Terpinene |
بحث.
بررسی و مطالعه تأثیر انواع تنش‌ها به ویژه تنش خشکی بر ویژگی‌های کمّی و کیفی گیاهان دارویی در جهت کاهش مصرف آب و افزایش عملکرد گیاهان حایز اهمیت است. گیاهان دارویی نظیر زنیان ممکن است در شرایط تنش ماده شیمیایی بیشتری تولید کنند و در نتیجه بازدهی اقتصادی بهتری داشته باشند. بنابراین، مطالعه روش‌هایی که بتوان از گیاه با ارزش زنیان ماده مؤثره بیشتری تولید کرد ارزشمند است.
نتایج پژوهش حاضر با نتایج مطالعه Khan و همکاران (2001) در گیاه ذرت که در شرایط تنش شدید خشکی، ارتفاع گیاه، ضخامت ساقه، پهنک برگ و وزن تر و خشک گیاه به طور قابل توجهی کاهش یافت، مطابقت داشت. همچنین، نتایج تحقیق حاضر نشان داد که با افزایش سطوح تنش کم‌آبی، شاخص‌های رشدی گیاه زنیان کاهش پیدا کرد که به نظر می‌رسد این موضوع در نتیجه اختلال در فتوسنتز، تعرق و سایر فرآیندهای متابولیکی گیاه باشد (Jones and Tardieu, 1998). همچنین، Benjamin و Nielsen (2006) در مطالعه خود اظهار کردند تنش خشکی باعث تغییر در رشد، محتوای رنگیزه‌ها، تنظیم اسمزی و فعالیت فتوسنتزی گیاه می‌شود که به نظر می‌رسد کاهش تورژسانس سلولی در اثر کمبود آب، باعث کاهش رشد و توسعه سلول می‌گردد. اختلاف ارتفاع در اغلب گیاهان ناشی از ویژگی‌های ژنتیکی و تغییر شرایط محیطی است و از آنجا که تقسیم و افزایش اندازه سلول نسبت به تنش خشکی بسیار حساس است، به نظر می‌رسد در گیاهان تحت تنش کم‌آبی، افزایش اندازه سلول تحت تأثیر قرار گرفته، با ممانعت از رشد طولی ساقه، سبب کاهش ارتفاع گیاه می‌گردد (Patel et al., 1996).
نتایج پژوهش حاضر همچنین با نتایج Lebaschy و Sharifi Ashoorabadi (2004)که اثر تیمارهای آبیاری 25، 50، 75 و 100 درصد ظرفیت زراعی را روی گیاهان اسفرزه، بومادران، مریم گلی، همیشه بهار و بابونه بررسی کرده بودند مطابقت دارد. آنها نتیجه گرفتند با تشدید تنش خشکی، وزن اندام هوایی و ارتفاع بوته در تمام گیاهان مطالعه شده کاهش می‌یابد. به نظر می‌رسد گیاه در هنگام مواجه شدن با تنش کم‌آبی، در فرآیندهای فیزیولوژیک خود تغییراتی ایجاد و از خود محافظت می‌کند (Duan et al., 2007).
یافته‌های پژوهش حاضر نشان داد که با افزایش شدت تنش مقدار پرولین نیز افزایش چشمگیری داشت. به طور کلی، می‌توان گفت گیاهان در پاسخ به تنش‌های کم‌آبی باعث تجمع یا سنتز موادی مانند آنزیم‌ها، پروتئین‌ها، متابولیت‌های ثانویه و عناصر معدنی می‌شوند (Barsa,1997). یکی از پاسخ‌های فیزیولوژیک گیاهان در برابر تنش خشکی تجمع پرولین است (Girousse et al., 1996). تنش خشکی از دو راه باعث افزایش میزان پرولین می‌شود: الف) افزایش سنتز آنزیم‌هایی که تولید پرولین را تحریک می‌کند؛ ب) ممانعت از عمل آنزیم‌هایی که پرولین را تخریب می‌کند (Rontein et al., 2002). نتایج حاضر با نتایج Mamnoei و Seyed Sharifi (2010) که اثر کم‌آبی را بر مقدار پرولین در گیاه جو بررسی کردند مطابقت دارد. مشابه با آن، در مطالعه Bandurska و Jozwiak (2010) در جنس Lolium و گونه‌ای از جنس Festuca با کاهش محتوای نسبی آب تجمعپرولین، گزارش شده است.
در تحقیق حاضر با افزایش شدت تنش، مقدار کربوهیدرات‌ها نیز افزایش قابل توجهی نشان داد که علت آن در شرایط تنش خشکی (به ویژه تنش شدید) می‌تواند به دلیل افزایش تجزیه کربوهیدرات‌های نامحلول و در نتیجه بالا رفتن سطح قندهای محلول، سنتز مواد اسمزی از مسیرهای غیرفتوسنتزی، توقف رشد، کاهش سرعت انتقال مواد و افزایش میزان سنتز سوکروز به دلیل فعالسازی آنزیم سوکروز فسفات سنتاز باشد (Arndt et al.,2001).
در مورد گیاهان دارویی، خشکی ممکن است اثر معنی‌داری بر عملکرد برخی متابولیت‌ها و ترکیبات داشته باشد. نتایج تحقیق حاضر با نتایج مطالعه Petropoulos و همکاران (2008)که نشان دادند تنش خشکی باعث افزایش کیفیت و عملکرد اسانس در جعفری شده است، مطابقت داشت. به نظر می‌رسد در شرایط تنش خشکی تولید مواد مؤثره به علت جلوگیری از اکسیداسیون درونی سلولی افزایش می‌یابد. اعمال تنش خشکی بر گیاه فلفل (Capsicum annuum L.) نیز باعث افزایش ترکیب‌های فنلی و افزایش تندی آن گردید (Estrada et al., 1999). در پژوهش حاضر، از آنجا که تنش کم‌آبی در گیاه زنیان در تیمار متوسط (70 درصد ظرفیت زراعی) تأثیر منفی بر عملکرد اسانس نداشت و از سویی باعث افزایش میزان درصد ترکیب مهم تیمول شد می‌توان گفت که اعمال یک تنش متوسط در دوره رشد گیاه زنیان می‌تواند موجب افزایش کیفیت آن شود.
نتایج بررسی حاضر نشان داد که در اسانس بذرهای گیاه زنیان تحت تیمارهای 70 و 90 درصد ظرفیت زراعی 21 ترکیب وجود دارد که مهم‌ترین آنها، تیمول، پاراسیمن و گاماترپینن است که بیشترین میزان مواد تشکیل دهنده اسانس (بیش از 50 درصد) را شامل می‌شوند. در تحقیق حاضر، ترکیبات مهم در اسانس بذر گیاه زنیان با ترکیبات مهم همین گیاه در سایر نقاط کشور ایران و سایر کشورها مشابه بود (Srivastava et al., 1999؛ (Akbarinia et al., 2005. البته میزان درصد ترکیبات مهم زنیان در مطالعه حاضر با سایر مطالعات گزارش شده متفاوت است که می‌توان علت آن را ناشی از تفاوت تکنیک‌های استخراج اسانس یا نوع دستگاه GC/MS دانست. همچنین، شرایط جغرافیایی، زیستگاهی و اقلیمی در میزان تولید این ترکیبات مؤثر است. بنابراین متابولیت‌های ثانویه گیاهان که اصلی‌ترین جنبه فیزیولوژی و بیوشیمی آنها است می‌تواند نسبت به عوامل محیطی و کم‌آبی تحت تأثیر قرار بگیرد (Charles et al., 1994). همان طور که در بررسی حاضر نیز مشخص شد مقدار ترکیبات مهم موجود در اسانس (تیمول، پاراسیمن و گاماترپینن) با اعمال تنش کم‌آبی تغییر می‌یابد. در تنش ملایم 70 درصد ظرفیت زراعی میزان تیمول افزایش و دو ترکیب پاراسیمن و گاماترپینن کاهش یافت. بنابراین با توجه به این که تیمول یک ترکیب دارویی مهم اسانس زنیان است، می‌توان میزان آن را در این گیاه با اعمال تنش کم‌آبی در سطوح متوسط بالا برد.
نتیجه‌گیری.
گیاه دارویی زنیان مانند بیشتر گیاهان در برابر تنش کم‌آبی، عکس‌العمل‌های مختلف فیزیولوژیک و مورفولوژیک نشان می‌دهد. به طوری که افزایش تنش سبب کاهش بیوماس گیاه زنیان شد، میزان پرولین، کربوهیدرات و درصد اسانس افزایش یافت که نوعی سازگاری نسبت به شرایط تنش محسوب می‌شود. همچنین، با توجه به این که سطح تنش خشکی متوسط تأثیر منفی بر عملکرد اسانس نداشت و موجب افزایش درصد تیمول نیز شد می‌توان گفت که اعمال یک تنش ملایم در دوره رشد گیاه زنیان می‌تواند موجب افزایش کیفیت آن شود. با توجه به مقاومت نسبتاً مناسب زنیان به شرایط کم‌آبی، می‌توان در مقطعی از رشد گیاه با ایجاد تنش‌های محیطی مدیریت شده افزایش کمّی و کیفی متابولیت‌های ثانویه را فراهم کرد. بنابراین، در پرورش گیاهان همان قدر که وجود آب یکی از امکانات مهم زیست محیطی است کمبود آب نیز می‌تواند باعث افزایش توان تولید مواد مؤثره شود. در نتیجه، محدودیت آب نه تنها یک عامل نامساعد، بلکه راهکاری بدون هزینه برای نوعی تولید است.
سپاسگزاری.
نگارندگان از دانشگاه پیام نور و دانشگاه زابل به بابت فراهم کردن امکانات انجام این تحقیق، قدردانی می‌نمایند.
)
