| تعداد نشریات | 31 |
| تعداد شمارهها | 427 |
| تعداد مقالات | 4,065 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,528,546 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,713,114 |
ارزیابی اثر ملاتونین و متیل جاسمونات بر ویژگیهای مورفوفیزیولوژیکی و درصد اسانس نعناع گریپفروت تحت تنش خشکی با استفاده از روش سطح پاسخ | ||
| تولید و ژنتیک گیاهی | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 25 اردیبهشت 1405 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/plant.2026.144341.1171 | ||
| نویسندگان | ||
| عبدالله جوانمرد* ؛ سارا رضایی؛ حانیه شب خیز؛ ناصر صباغ نیا | ||
| گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه: امروزه تنش خشکی تهدیدی برای بهرهوری محصول و امنیت غذایی است. زیرا کمآبی بر فرآیندهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهان تأثیر منفی گذاشته که در نهایت باعث کاهش عملکرد آنها میشود. ملاتونین اخیراً بهعنوان یک مولکول زیستی چندمنظوره در کاهش اثرات تنشهای محیطی در گیاهان مطرح شده است. از سوی دیگر، اثرات تنش در گیاهان را میتوان با استفاده از متیل جاسمونات، هورمونی که نقش کلیدی در سیگنالدهی دارد، کاهش داد. این پژوهش برای نخستینبار به بررسی همزمان اثر ملاتونین و متیل جاسمونات بر نعناع گریپفروت تحت تنش خشکی با استفاده از روش سطح پاسخ پرداخته است. مواد و روشها: در این راستا، پژوهشی با هدف ارزیابی برخی خصوصیات مورفوفیزیولوژیکی و درصد اسانس نعناع گریپفروت (Mentha suaveolens× piperita)، در گلخانه تحقیقاتی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه مراغه اجرا شد. مدل سطح پاسخ یکی از روشهای طراحی آزمایشها است که امکان بررسی همزمان چندین متغیر مستقل و برآورد اثرات اصلی، درجه دوم و متقابل آنها را فراهم نموده و علاوه بر کاهش تعداد آزمایشهای مورد نیاز، دقت و کارایی بالایی در پیشبینی رفتار متغیر پاسخ دارد. فاکتورها شامل سطوح مختلف آبیاری (75 ، 65 ،50 ، 35، و 25 درصد ظرفیت زراعی)، غلظتهای ملاتونین (0، 70، 155، 240 و 300 میلیمولار) و متیل جاسمونات (0، 50، 110، 170و 210 میکرومولار) بودند. نتایج: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تنش خشکی اثر معنیداری بر وزن خشک، کلروفیل a و b، کاروتنوئید، مالوندیآلدئید، هیدروژن پراکسید، پرولین و درصد اسانس داشت. افزایش شدت تنش خشکی موجب کاهش رشد، رنگیزههای فتوسنتزی و افزایش شاخصهای تنش اکسیداتیو شد، در حالی که تجمع پرولین و درصد اسانس در شرایط تنش ملایم تا متوسط افزایش یافت. ملاتونین، بهویژه در غلظتهای متوسط، توانست با کاهش آسیبهای اکسیداتیو، تنظیم تجمع پرولین و بهبود وضعیت رنگیزههای فتوسنتزی، اثرات منفی تنش خشکی را تعدیل نماید. اما اثر متیلجاسمونات عمدتاً غیرمستقیم و وابسته به شدت تنش خشکی بود. مدلهای رگرسیونی برازششده نشاندهنده پاسخهای غیرخطی بسیاری از صفات به تنش خشکی و هورمونها بودند. بر اساس نتایج بهینهسازی، شرایط تنش خشکی ملایم تا متوسط همراه با کاربرد غلظت های متوسط ملاتونین و مقادیر مناسب متیلجاسمونات بهعنوان ترکیب بهینه جهت حفظ رشد، کاهش تنش اکسیداتیو و افزایش درصد اسانس پیشنهاد شد. نتیجه گیری نهایی: بهطور کلی، استفاده هدفمند از ملاتونین و متیلجاسمونات میتواند راهبردی مؤثر برای افزایش سازگاری به خشکی و بهبود کیفیت نعناع گریپفروت در شرایط کمآبی باشد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| آنتیاکسیدان؛ اسانس؛ تنش کمآبی؛ سیستم فتوسنتزی؛ ملاتونین | ||
| مراجع | ||
|
Abd Elhakem, M., Botras, W., Hassan, A. A., & Adly, E. (2023). Effect of Drought Stress on Growth and Productivity of Some Mentha Species. Scientific Journal of Agricultural Sciences, 5 (2), 43-51. https://doi.org/10.21608/sjas.2023.281749. Ahmadi, H., Farhadi, H., Morshedloo, M.R. & Maggi, F. (2023) Modeling and optimizing concentration of exogenous application of γ-aminobutyric acid on NaCl-stressed pineapple mint (Mentha suaveolens) using response surface methodology: an investigation into secondary metabolites and physiological parameters. BMC Plant Biology, 23, 309. https://doi.org/10.1186/s12870-023-04312-w. Ahmadi, F. I., Karimi, K., & Struik, P. C. (2018). Effect of exogenous application of methyl jasmonate on physiological and biochemical characteristics of Brassica napus L. cv. Talaye under salinity stress. South African Journal of Botany, 115, 5-11. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2017.11.018. Altaf, M. A., Shahid, R., Ren, M. X., Naz, S., Altaf, M. M., Khan, L. U., & Ahmad, P. (2022). Melatonin improves drought stress tolerance of tomato by modulating plant growth, root architecture, photosynthesis, and antioxidant defense system. Antioxidants, 11(2), 309. https://doi.org/10.3390/antiox11020309. Andrys, D., Adaszyńska-Skwirzyńska, M., & Kulpa, D. (2018). Jasmonic acid changes the composition of essential oil isolated from narrow-leaved lavender propagated in in vitro cultures. Natural product research, 32(7), 834-839. https://doi.org/10.1080/14786419.2017.1309533. Anjum, S. A., Wang, L., Farooq, M., Khan, I., & Xue, L. (2011). Methyl jasmonate‐induced alteration in lipid peroxidation, antioxidative defence system and yield in soybean under drought. Journal of Agronomy and Crop Science, 197(4), 296-301. https://doi.org/10.1111/j.1439-037X.2011.00468.x. Apiamu, A., Asagba, S. O., & Tonukari, N. J. (2019). Role of Anthocleista vogelii in serum antioxidant defence system in cadmium-induced oxidative stress in Wistar rats. Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences, 8, 1-13. https://doi.org/10.1186/s43088-019-0012-1. Arnon, D. I. (1949). Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24(1), 1. https://doi.org/10.1104/pp.24.1.1. Arnao, M. B., & Hernández-Ruiz, J. (2019). Melatonin: a new plant hormone and/or a plant master regulator. Trends in Plant Science, 24(1), 38-48. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2018.10.010. Arnao, M. B., & Hernández-Ruiz, J. (2017). Growth activity, rooting capacity, and tropism: three auxinic precepts fulfilled by melatonin. Acta Physiologiae Plantarum, 39, 1-9. http://dx.doi.org/10.1007/s11738-017-2428-3. Arnao, M. B., & Hernández‐Ruiz, J. (2021). Melatonin as a regulatory hub of plant hormone levels and action in stress situations. Plant Biology, 23, 7-19. https://doi.org/10.1111/plb.13202. Ashraf, M. & Harris, P.J.C. (2013) Photosynthesis under Stressful Environments: An Overview. Photosynthetica, 51,163-190. https://doi.org/10.1007/s11099-013-0021-6. 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. Bidabadi, S. S., VanderWeide, J., & Sabbatini, P. (2020). Exogenous melatonin improves glutathione content, redox state and increases essential oil production in two Salvia species under drought stress. Scientific Reports, 10(1), 6883. https://doi.org/10.1038/s41598-020-63986-6. Bouremani, N., Cherif-Silini, H., Silini, A., Bouket, A. C., Luptakova, L., Alenezi, F. N., & Belbahri, L. (2023). Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): a rampart against the adverse effects of drought stress. Water, 15(3), 418. https://doi.org/10.3390/w15030418. Cui, G., Zhao, X., Liu, S., Sun, F., Zhang, C., & Xi, Y. (2017). Beneficial effects of melatonin in overcoming drought stress in wheat seedlings. Plant Physiology and biochemistry, 118, 138-149. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.06.014. Demmig-Adams, B., & Adams, W.W. (1996). The role of xanthophyll cycle carotenoids in the protection of photosynthesis. Trends in Plant Science, 1, 21-26. https://doi.org/10.1016/S1360-1385 (96)80019-7. Đurić, M., Subotić, A., Prokić, L., Trifunović-Momčilov, M., & Milošević, S. (2023). Foliar application of methyl jasmonate affects impatiens walleriana growth and leaf physiology under drought stress. Plant Signaling & Behavior, 18(1), 2219936. https://doi.org/10.1080/15592324.2023.2219936. El-Esawi, M. A., & Alayafi, A. A. (2019). Overexpression of rice Rab7 gene improves drought and heat tolerance and increases grain yield in rice (Oryza sativa L.). Genes, 10(1), 56. https://doi.org/10.3390/genes10010056. Fleta‐Soriano, E., Díaz, L., Bonet, E., & Munné‐Bosch, S. (2017). Melatonin may exert a protective role against drought stress in maize. Journal of Agronomy and Crop Science, 203(4), 286-294. https://doi.org/10.1111/jac.12201. Gao, S., Wang, Y., Yu, S., Huang, Y., Liu, H., Chen, W., & He, X. (2020). Effects of drought stress on growth, physiology and secondary metabolites of Two Adonis species in Northeast China. Scientia Horticulturae, 259, 108795. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108795. Ghasem, F., Poustini, K., Besharati, H., Mohammadi, V. A., Abooei, M. F., & Goettfert, M. (2012). Pre-incubation of sino rhizobium meliloti with luteolin, methyl jasmonate and genistein affecting alfalfa (Medicago sativa L.) Growth, nodulation and nitrogen fixation under salt stress conditions. Journal of Agriculture Science and Technology, 14, 1255-1264 http://dorl.net/dor/20.1001.1.16807073.2012.14.6.18.8. Hazbawi, I., Jahanbakhshi, A., & Sepehr, B. (2025). Modeling and optimization of yield and physiological indices of fodder maize (Zea mays L.) under the influence of vermicompost and irrigation percentage using response surface methodology (RSM). Journal of Agriculture and Food Research, 22, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2025.102043. Heath, R. L., & Packer, L. (1968). Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of biochemistry and biophysics, 125(1), 189-198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1. Jahani, F., Tohidi-Moghadam, H. R., Larijani, H. R., Ghooshchi, F., & Oveysi, M. (2021). Influence of zinc and salicylic acid foliar application on total chlorophyll, phenolic components, yield and essential oil composition of peppermint (Mentha piperita L.) under drought stress condition. Arabian Journal of Geosciences, 14, 1-12. https://www.researchgate.net/publication/350756724. Javadi, T., Rohollahi, D., Ghaderi, N., & Nazari, F. (2017). Mitigating the adverse effects of drought stress on the morpho-physiological traits and anti-oxidative enzyme activities of Prunus avium through β-amino butyric acid drenching. Scientia Horticulturae, 218, 156-163. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.02.019. Ji, Y. L., Wang, H., Meng, C., Zhao, X. F., Zhang, C., Zhang, Y., & Xu, D. X. (2012). Melatonin alleviates cadmium‐induced cellular stress and germ cell apoptosis in testes. Journal of pineal research, 52(1), 71-79. https://doi.org/10.1111/j.1600-079x.2011.00921.x. Jiang, Y., Ye, J., Li, S., & Niinemets, Ü. (2017). Methyl jasmonate-induced emission of biogenic volatiles is biphasic in cucumber: a high-resolution analysis of dose dependence. Journal of Experimental Botany, 68(16), 4679-4694. https://doi.org/10.1093/jxb/erx244. Jogawat, A. Yadav, b., Lakra, n., Singh, A.K, & Narayan, O.P. (2021). Crosstalk between phytohormones and secondary metabolites in the drought stress tolerance of crop plants: A review. Physiologia Plantarum, 172(2), 1106-1132. https://doi.org/10.1111/ppl.13328. Kabiri, R., Hatami, A., Oloumi, H., Naghizadeh, M., Nasibi, F., & Tahmasebi, Z. (2018). Foliar application of melatonin induces tolerance to drought stress in Moldavian balm plants (Dracocephalum moldavica) through regulating the antioxidant system. Folia Horticulturae, 30(1), 155. https://doi.org/10.2478/fhort-2018-0016. Khan, M. A., Ul Haq, Z., & Ahmad, R. (2020). Physiological and biochemical responses of mint (Mentha spp.) under water deficit conditions. Scientia Horticulturae, 261, 108923. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108923. Karaca, P., & Cekic, F. Ö. (2019). Exogenous melatonin-stimulated defense responses in tomato plants treated with polyethylene glycol. International Journal of Vegetable Science, 25(6), 601-609. http://dx.doi.org/10.1080/19315260.2019.1575317. Karahan, F. (2023). Evaluation of trace element and heavy metal levels of some ethnobotanically important medicinal plants used as remedies in Southern Turkey in terms of human health risk. Biological Trace Element Research, 20(1), 493-513. https://doi.org/10.1007/s12011-022-03299-z. Klessig, D. F., Choi, H. W., & Dempsey, D. M. A. (2018). Systemic acquired resistance and salicylic acid: past, present, and future. Molecular plant-microbe interactions, 31(9), 871-888. https://doi.org/10.1094/mpmi-03-18-0067-cr. Kobylińska, A., Borek, S., & Posmyk, M. M. (2018). Melatonin redirects carbohydrates metabolism during sugar starvation in plant cells. Journal of Pineal Research, 64(4), e12466. https://doi.org/10.1111/jpi.12466. Le, Y. C., Wu, Y. N., Zhang, Y. L., & Yao, L. (2008). ISSR analysis of genetic relationships between eleven varieties of mentha. Journal Shanghai Jiaotong Univ. (Agri. Sci.), 26(1), 29-32. https://doi.org/10.1016/j.gene.2013.04.012. Meng, J. F., Xu, T. F., Wang, Z. Z., Fang, Y. L., Xi, Z. M., & Zhang, Z. W. (2014). The ameliorative effects of exogenous melatonin on grape cuttings under water‐deficient stress: antioxidant metabolites, leaf anatomy, and chloroplast morphology. Journal of Pineal Research, 57(2), 200-213. https://doi.org/10.1111/jpi.12159. Meng, Y., Liao, P., Chen, Y., Weng, W., Chen, L., Xu, F., & Zhang, H. (2023). Exogenous Application of Methyl Jasmonate Promotes Yield and Grain Quality of Rice under Terminal Drought Stress. Agronomy, 13(71), 1903. https://doi.org/10.3390/agronomy13071903. Moustafa-Farag, M., Mahmoud, A., Arnao, M. B., Sheteiwy, M. S., Dafea, M., Soltan, M., & Ai, S. (2020). Melatonin-induced water stress tolerance in plants: Recent advances. Antioxidants, 9(9), 809. https://doi.org/10.3390/antiox9090809. Mohamed, H. I., & Latif, H. H. (2017). Improvement of drought tolerance of soybean plants by using methyl jasmonate. Physiology and Molecular Biology of Plants, 23, 545-556. https://doi.org/10.1007/s12298-017-0451-x. Morshedloo, M. R., Salami, S. A., Nazeri, V., & Craker, L. E. (2017). Prolonged water stress on growth and constituency of Iranian of Oregano (Origanum vulgare L.). Journal of Medicinally Active Plants, 5(2), 7-19. https://www.researchgate.net/publication/303856699. Mulugeta, S. M., & Radácsi, P. (2022). Influence of drought stress on growth and essential oil yield of Ocimum species. Horticulturae, 8(2), 175. https://doi.org/10.3390/horticulturae8020175. Ndiaye, A., Diallo, A. O., Fall, N. C., Diouf, R. D., Diouf, D., & Kane, N. A. (2022). Transcriptomic analysis of methyl jasmonate treatment reveals gene networks involved in drought tolerance in pearl millet. Scientific Reports, 12(1), 5158. https://doi.org/10.1038/s41598-022-09152-6. Pérez-Llorca, M., Muñoz, P., Müller, M., & Munné-Bosch, S. (2019). Biosynthesis, metabolism and function of auxin, salicylic acid and melatonin in climacteric and non-climacteric fruits. Frontiers in Plant Science, 10, 136. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00136. Seleiman, M. F., Al-Suhaibani, N., Ali, N., Akmal, M., Alotaibi, M., Refay, Y., & Battaglia, M. L. (2021). Drought stress impacts on plants and different approaches to alleviate its adverse effects. Plants, 10(2), 259. https://doi.org/10.3390/plants10020259. Shi, H., Jiang, C., Ye, T., Tan, D. X., Reiter, R. J., Zhang, H., & Chan, Z. (2015). Comparative physiological, metabolomic, and transcriptomic analyses reveal mechanisms of improved abiotic stress resistance in bermudagrass [Cynodon dactylon (L). Pers.] by exogenous melatonin. Journal of experimental botany, 66(3),681-694. https://doi.org/10.1093/jxb/eru373. Taiwo, A. F., Daramola, O., Sow, M., & Semwal, V. K. (2020). Ecophysiology and responses of plants under drought. Plant Ecophysiology and Adaptation under Climate Change: Mechanisms and Perspectives I: General Consequences and Plant Responses, 231-268. https://www.researchgate.net/publication/341790925. Tiwari, R. K., Lal, M. K., Naga, K. C., Kumar, R., Chourasia, K. N., Subhash, S., & Sharma, S. (2020). Emerging roles of melatonin in mitigating abiotic and biotic stresses of horticultural crops. Scientia Horticulturae, 272, 109592. https://www.researchgate.net/publication/342830309. Velikova, V., Yordanov, I., & Edreva, A. (2000). Oxidative stress and some antioxidant systems in acid rain-treated bean plants: protective role of exogenous polyamines. Plant science, 151(1), 59-66. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(99)00197-1. Verma, S., Nizam, S., & Verma, P. K. (2013). Biotic and abiotic stress signaling in plants. Stress Signaling in Plants: Genomics and Proteomics Perspective, Volume 1, 25-49. https://www.researchgate.net/publication/260405941. Wang, L., Feng, C., Zheng, X., Guo, Y., Zhou, F., Shan, D., & Kong, J. (2017). Plant mitochondria synthesize melatonin and enhance the tolerance of plants to drought stress. Journal of pineal research, 63(3), e12429. https://doi.org/10.1111/jpi.12429. Wasternack, C., & Hause, B. (2013). Jasmonates: biosynthesis, perception, signal transduction and action in plant stress response, growth and development. Annals of Botany, 111(6), 1021‑1058. Xiong, B., Wang, Y., Zhang, Y., Ma, M., Gao, Y., Zhou, Z., & Wang, Z. (2020). Alleviation of drought stress and the physiological mechanisms in Citrus cultivar (Huangguogan) treated with methyl jasmonate. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 84(9), 1958-1965. https://doi.org/10.1080/09168451.2020.1771676. Yan, Y., Borrego, E., & Kolomiets, M. V. (2013). Jasmonate biosynthesis, perception and function in plant development and stress responses. Lipid metabolism. InTech, 393-442. https://doi.org/ 10.5772/52675. Zhang, N., Zhao, B., Zhang, H. J., Weeda, S., Yang, C., Yang, Z. C., ... & Guo, Y. D. (2013). Melatonin promotes water‐stress tolerance, lateral root formation, and seed germination in cucumber (Cucumis sativus L.). Journal of pineal research, 54(1), 15-23. Zhao, W., Liu, L., Shen, Q., Yang, J., Han, X., Tian, F., & Wu, J. (2020). Effects of Water Stress on Photosynthesis, Yield, and Water Use Efficiency in Winter Wheat. Water, 12, 1-19. https://doi.org/10.3390/w12082127. Zhou, L., Zhou, J., Xiong, Y., Liu, C., Wang, J., Wang, G., & Cai, Y. (2018). Overexpression of a maize plasma membrane intrinsic protein ZmPIP1; 1 confers drought and salt tolerance in Arabidopsis. PloS one, 13(6), e0198639. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218234. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 16 |
||