
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,502 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,640,469 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,234,868 |
القای تغییرات مورفو-فیزیولوژی و بیوشیمیایی در گیاه مریم گلی (Salvia officinalis L.) توسط دستورزی طیف نور | ||
پژوهشهای تولید گیاهی | ||
دوره 30، شماره 3، مهر 1402، صفحه 101-121 اصل مقاله (1.36 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jopp.2022.20733.2977 | ||
نویسندگان | ||
مهدی مرادی1؛ حسین آرویی* 2؛ بهرام عابدی3؛ ساسان علی نیایی فرد4؛ کمال قاسمی بزدی5 | ||
1دانشجوی دکتری رشته علوم و مهندسی باغبانی، گروه علوم باغبانی و مهندسی فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. | ||
2نویسنده مسئول، دانشیار گروه علوم باغبانی و مهندسی فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. | ||
3استادیار گروه علوم باغبانی و مهندسی فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. | ||
4دانشیار آزمایشگاه فتوسنتز، گروه علوم باغبانی، دانشکده فناوری کشاورزی ابوریحان، دانشگاه تهران. ایران | ||
5دانشیار سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مشهد؛ مجتمع آموزش عالی تربت جام، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: طیف نور محیط رشد یک عامل تعیینکننده برای فتوسنتز و رشد گیاه میباشد. امروزه، با استفاده از فناوری لامپهای LED (Light Emitting Diode)، امکان مطالعه تاثیر فیزیولوژیکی طیفهای مختلف نور، بهینهسازی شرایط رشد و افزایش تولید گیاهان در محیطهای کنترل شده فراهم شده است. با توجه به اهمیت اقتصادی و دارویی گیاه مریم گلی، تولیدکنندگان همواره در پی بکارگیری شیوههای نوین برای افزایش تولید هستند. لامپ های LED به عنوان منبع نور مصنوعی میتوانند به رشد بهتر و سریعتر محصولات باغبانی در محیطهای کنترل شده کمک کنند. بر همین اساس، تحقیق حاضر با هدف بررسی و مقایسه تاثیر طیفهای مختلف نور LED بر شاخصهای مورفو-فیزیولوژی و بیوشیمیایی گیاه دارویی مریم گلی به اجرا در آمد. مواد و روشها: به منظور بررسی تاثیر طیفهای مختلف نوری بر خصوصیات رشدی و فیزیولوژیکی گیاه مریم گلی، آزمایشی گلدانی در قالب طرح کاملا تصادفی با 6 تیمار و 3 تکرار در اتاق رشد گیاه در کشت بدون خاک اجرا شد. در این آزمایش گیاه مریم گلی تحت شش محیط دارای طیفهای نوری: سفید، قرمز، آبی، قرمز30:آبی70، قرمز50:آبی50 و قرمز70:آبی30 ساطع شده از لامپهای LED با شدت نوری 10±250 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه و با تناوب نوری 14 ساعت روشنایی و 10 ساعت تاریکی پرورش داده شدند. در این مطالعه خصوصیات مورفولوژیکی از جمله (ارتفاع گیاه، طول ریشه، حجم ریشه، قطر ساقه، تعداد برگ، طول و عرض برگ، سطح برگ و سطح ویژه برگ)، رویشی (وزن تر و خشک اندام هوایی، ساقه، ریشه و برگ)، محتوی رنگیزههای فتوسنتزی (کلروفیل a، b، کل و کاروتنوئید) و خصوصیات بیوشیمیایی (کربوهیدرات محلول، فنل کل، ظرفیت آنتیاکسیدانی) مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز دادههای آماری حاصل از این آزمایش با استفاده از نرمافزار آماری9.1 SAS انجام گرفت و مقایسه میانگین تیمارها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح 1 درصد محاسبه گردید. یافته ها: شاخصهای مورفو-فیزیولوژی و بیوشیمیایی گیاه مریم گلی تحت تاثیر طیفهای مختلف نور قرار گرفت. ارتفاع گیاهان رشد یافته در تیمار نور قرمز نسبت به سایر تیمارها بیشترین مقدار بود. بالاترین وزن تر و وزن خشک اندام هوایی در طیف نور قرمز70:آبی30 و کمترین میزان آن در طیف نور آبی مشاهده شد. در مطالعه حاضر افزایش نسبت نور آبی منجر به کاهش رشد شد. در حالی که افزایش نسبت نور قرمز منجر به بهبود شاخصهای رشدی شد. بیشترین محتوی رنگدانههای کلروفیل در محیطهای نور ترکیبی قرمز و آبی مشاهده شد. بیشترین مقدار فنل کل، فعالیت آنتیاکسیدانی و قند محلول در گیاهان رشد یافته در محیط های نوری ترکیبی قرمز و آبی مشاهده شد. نتیجه گیری: به طور کلی نتایج نشان داد نور ترکیبی قرمز70:آبی30 با القا تولید رنگدانههای فتوسنتزی منجر به تحریک رشد و بهبود شاخصهای رشدی و بیوشیمیایی گیاه مریم گلی میشود. بنابراین جهت تولید اقتصادی این گیاه در محیطهای کنترل شده و همچنین روشهای نوین کشاورزی و کشت طبقاتی، کاربرد این محیط نوری پیشنهاد میشود. | ||
کلیدواژهها | ||
کیفیت نور؛ LED؛ مریم گلی؛ فتوسنتز؛ رشد | ||
مراجع | ||
1.Aliniaeifard, S., Seif, M., Arab, M., Zare Mehrjerdi, M., Li, T. & Lastochkina, O. (2018). Growth and photosynthetic performance of Calendula officinalis under monochromatic red light. Int. J. Hort. Sci. Technol. 5, 123-132.
2.Son, K. H. & Oh, M. M. (2013). Leaf shape, growth, and antioxidant phenolic compounds of two lettuce cultivars grown under various combinations of blue and red lights emitting diodes. Hort. Sci. 48, 988-995.
3.Haliapas, S., Yupsanis, T. A., Syros, T. D., Kofidis, G. & Economou, A. S. (2008). Petunia × hybrid during transition to flowering as affected by light intensity and quality treatments. Acta Physiol. Plant. 30, 807-815.
4.Cashmore, A. R., Jarillo, J. A., Wu, Y. J. & Liu, D. (1999). Cryptochromes: blue light receptors for plants and animals. Science. 284, 760-765.
5.Briggs, W. R. & Huala, E. (1999). Blue light photoreceptors in higher plants. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 15(1), 33-62.
6.Franklin, K. A. & Whitelam, G. C. (2005). Phytochromes and shade-avoidance responses in plants. Ann. Bot. 96(2), 169-175.
7.Kim, H. J., Lin, M. Y. & Mitchell, C. A. (2019). Light spectral and thermal properties govern biomass allocation in tomato through morphological and physiological changes. Environ. Exp. Bot. 157, 228-240.
8.Mitchell, C., Both, A. J., Bourget, M., Burr, J., Kubota, C., Lopez, R., Morrow, R. & Runkle, E. (2012). LEDs: The future of greenhouse lighting. Chron Hort. 52, 1-9.
9.Goto, E. (2012). Plant production in a closed plant factory with artificial lighting. Acta Hort. 956, 37-49.
10.Nelson, J. A. & Bugbee, B. (2014). Economic analysis of greenhouse lighting: Light emitting diodes vs. high intensity discharge fixtures. PLoS One. 9 (6), 99010. 11.Gruda, N. & Tanny, J. (2014). Protected crops. In Dixon, G.R. and Aldous, D.E. (eds). Horticulture Plants for people and places. Vol. 1: Production horticulture, Springer Science and Business Media, Dordrech. Pp. 327-405.
12.Yorio, N. C., Goins, G. D., Kagie, H. R., Wheeler, R. M. & Sager, J. C. (2001). Improving spinach, radish, and lettuce growth under red light emitting diodes (LEDs) with blue light supplementation. HortScience. 36, 380-383.
13.Kaiser, E., Ouzounis, T., Giday, H., Schipper, R., Heuvelink, E. & Marcelis, L. F. M. (2019). Adding blue to red supplemental light increases biomass and yield of greenhouse grown tomatoes, but only to an optimum. Front. J. Plant Sci. 9, 1-11.
14.Naznin, M., Lefsrud, M., Gravel, V. & Aza, M. (2019). Blue light added with red LEDs enhance growth characteristics, pigments content, and antioxidant capacity in lettuce, spinach, kale, basil, and sweet pepper in a controlled environment. Plants. 8, 93.
15.Zotov, V. S., Bolychevtseva, Yu. V., Khapchaeva, S. A., Terekhova, I. V., Shubin, V. V., Yurina, N. P. & Kulchin, Yu. N. (2020). Effect of Light Quality on the Biomass Yield, Photosystem 2 Fluorescence, and the Total Essential Oil Content of Ocimum basilicum. Appl. Biochem. Microbiol. 56(3), 336-343.
16.Omidbeigi, R. (2009). production and processing of medicinal plants, Astan Quds Razavi Publication, Mashhad. 290p. [In Persian]
17.Zuk-Gołaszewska, K., Upadhyaya, M. K. & Gołaszewski, J. (2003). The effect of UV-B radiation on plant growth and development. Plant Soil Environ. 49, 135-140.
18.Lichtenthaler, H. K. & Wellburn, A. R. (1983). Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. Biochem. Soc. Trans. 603, 591-592.
19.Irigoyen, J., Einerich, D. & Sánchez-Díaz, M. (1992). Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiol. Plant. 84, 55-60.
20.Chen, S., Shen, X., Cheng, S., Li, P., Du, J., Chang, Y. & Meng, H. (2013). Evaluation of garlic cultivars for polyphenolic content and antioxidant properties. PLoS One. 8 (11), 1-12.
21.Raju, S., Shah, S. & Gajbhiye, N. (2013). Effect of light intensity on photosynthesis and accumulation of sennosides in plant parts of senna (Cassia angustifolia Vahl.). Indian J. Plant Physiol. 3, 285-289.
22.Muneer, S., Kim, E. J., Park, J. S. & Lee, J. H. (2014). Influence of green, red and blue light emitting diodes on multiprotein complex proteins and photosynthetic activity under different light intensities in lettuce leaves (Lactuca sativa L.). Int. J. Mol. Sci. 15, 4657-4670.
23.Kozai, T. (2016). LED lighting for urban agriculture. In: Kozai T (ed) LED lighting for urban agriculture. Springer, Singapore. 4-10.
24.Hopkins, W. G. (1999). Introduction to plant physiology. Wiley, Hoboken. 512p.
25.Wang, H., Gu, M., Cui, J., Shi, K., Zhou, Y. & Yu, J. (2009). Effects of light quality on CO2 assimilation, chlorophyll-fluorescence quenching, expression of Calvin cycle genes and carbohydrate accumulation in Cucumis sativus. J. Photochem. Photobiol. B, Biol. 96, 30-37.
26.Johkan, M., Shoji, K., Goto, F., Hashida, S. N. & Yoshihara, T. (2010). Blue light-emitting diode light irradiation of seedlings improves seed quality and growth after transplanting in red leaf lettuce. Hort. Sci. 45, 1809-1814.
27.Savvides, A., Fanourakis, D. & Van Ieperen, W. (2011). Co-ordination of hydraulic and stomatal conductances across light qualities in cucumber leaves. J. Exp. Bot. 63, 1135-1143.
28.Nanya, K., Ishigami, Y., Hikosaka, S. & Goto, E. (2012). Effects of blue and red light on stem elongation and flowering of tomato seedlings. Acta Hort. 956, 261-266.
29.Banerjee, R. & Batschauer, A. (2005). Plant blue-light receptors. Planta. 220 (3), 498-502.
30.Li, H. M., Xu, Z. G. & Tang, C. M. (2010). Effect of light emitting diodes on growth and morphogenesis of upland cotton (Gossypium hirsutum L.) plantlets in vitro. Plant Cell, Tiss Organ Cult. 103, 155-163.
31.Wang, X., Xu, X. & Cui, J. (2015). The importance of blue light for leaf area expansion, development of photosynthetic apparatus, and chloroplast ultrastructure of Cucumis sativus grown under weak light. Photosyn. 53, 213-222.
32.Stutte, G. W., Edney, S. & Skerritt, T. (2009). Photoregulation of bioprotectant content of red leaf lettuce with light-emitting diodes. Hort. Sci. 44, 79-82.
33.Hogewoning, S. W., Trouwborst, G., Maljaars, H., Poorter, H., Van Ieperen, W. & Harbinson, J. (2010). Blue light dose responses of leaf photosynthesis, morphology, and chemical composition of Cucumis sativus grown under different combinations of red and blue light. J. Exp. Bot. 61, 3107-3117.
34.Seif, M., Aliniaeifard S., Arab, M., Mehrjerdi, M. Z., Shomali, A., Fanourakis, D., Li, T. & Woltering, E. (2021). Monochromatic red light during plant growth decreases the size and improves the functionality of stomata in chrysanthemum. Funct. Plant Biol. 48, 515-528.
35.Hosseini, A., Zare Mehrjerdi, M., Aliniaeifar, S. & Seifi, M. (2019). Photosynthetic and growth responses of green and purple basil plants under different spectral compositions. Physiol. Mol. Biol. Plants. 25 (3), 741-752.
36.Bayat, L., Arab, M., Aliniaeifard, S., Seif, M., Li, T. & Lastochkina, O. (2018). Effects of growth under different light spectra on the subsequent high light tolerance in rose plants. AoB Plants. 10, 52.
37.Saeboe, A., Krekling, T. & Appelgren, M. (1995). Light quality affects photosynthesis and leaf anatomy of birch plantlets in vitro. Plant Cell, Tiss Organ Cult. 41 (2), 177-185.
38.Macedo, A. F., Leal-Costa, M. V., Tavares, E. S., Lage, C. L. S. & Esquibel, M. A. (2011). The effect of light quality on leaf production and development of in vitro-cultured plants of Alternanthera brasiliana Kuntze. Environ. Exp. Bot. 70 (1), 43-50.
39.Su, N., Wu, Q., Shen, Z., Xia, K. & Cui, J. (2014). Effects of light quality on the chloroplastic ultrastructure and photosynthetic characteristics of cucumber seedlings. Plant Growth Regul. 73 (13), 227-235.
40.Hernandez, R. & Kubota, C. (2015). Physiological responses of cucumber seedlings under different blue and red photon flux ratios using LEDs. Environ. Exp. Bot. 121 (1), 66-74.
41.Wang, J., Lu, W., Tong, Y. & Yang, Q. (2016). Leaf morphology, photosynthetic performance, chlorophyll fluorescence, stomatal development of lettuce (Lactuca sativa L.) exposed to different ratios of red light to blue light. Front. Plant Sci. 7, 250.
42.Lefsrud, M. G., Kopsell, D. A. & Sams, C. E. (2008). Irradiance from distinct wavelength light emitting diodes affect secondary metabolites in kale. Hort. Sci. 43, 2243-2244.
43.Ramakrishna, A., Dayananda, C., Giridhar, P., Rajasekaran, T. & Ravishankar, G. A. (2011). Photoperiod influences endogenous indoleamines in cultured green alga Dunaliella bardawil. Indian J. Exp. Biol. 49, 234-240.
44.Kinoshita, T., Doi, M., Suetsugu, N., Kagawa, T., Wada, M. & Shimazaki, K. I. (2001). Phot1 and Phot2 mediate blue light regulation of stomatal opening. Nature. 414, 656-660.
45.Wu, M. C., Hou, C. Y., Jiang, C. M., Wang, Y. T., Wang, C. Y., Chen, H. H. and Chang, H. M. (2007). A novel approach of LED light radiation improves the antioxidant activity of pea seedlings. Food Chem. 101, 1753-1758.
46.Evans, J. R. (1988). Acclimation by the thylakoid membranes to growth irradiance and the partitioning of nitrogen between soluble and thylakoid proteins. Funct. Plant Biol. 15 (2), 93-106.
47.Meng, X., Xing, T. & Wang, X. (2004). The role of light in the regulation of anthocyanin aaccumulation in Gerbera hybrida. Plant Growth Regul. 44 (3), 243-250.
48.Kim, E. H., Kim, S. H., Chung, J. I., Chi, H. Y., Kim, J. A. & Chung, I. M. (2006). Analysis of phenolic compounds and isoflavones in soybean seeds (Glycine max L.) and sprouts grown under different conditions. Eur. Food Res. Technol. 222(2), 201-208.
49.Verma, R. S., Padalia, R. C. & Chauhan, A. (2012). Variation in the volatile terpenoids of two industrially important basil (Ocimum basilicum L.) cultivars during plant ontogeny in two different cropping seasons from India. J. Sci. Food Agric. 92 (3), 626-631.
50.Connor, A. M., Finn, C. E. & Alspach, P.A. (2005). Genotypic and environmental variation in antioxidant activity and total phenolic content among blackberry and hybrid berry cultivars. J. Am. Soc. Hort. Sci. 130(4), 527-533.
51.Iwai, M., Ohta, M., Tsuchiya, H. & Suzuki, T. (2010). Enhanced accumulation of caffeic acid, rosmarinic acid and luteolin-glucoside in red perilla cultivated under red diode laser and blue LED illumination followed by UV-A irradiation. J. Funct. Foods. 2(1), 66-70.
52.Ouzounis, T., Fretté, X., Rosenqvist, E. & Ottosen, C. O. (2014). Spectral effects of supplementary lighting on the secondary metabolites in roses, chrysanthemums, and campanulas. J. Plant Physiol. 171, 1491-1499.
53.Zheng, J., Hu, M. J. & Guo, Y. P. (2008). Regulation of photosynthesis by light quality and its mechanism in plant. Chin. J. Appl. Ecol. 19, 1619-1624.
54.Li, Y., Xin, G., Wei, M., Shi, Q., Yang, F. & Wang, X. (2017). Carbohydrate accumulation and sucrose metabolism responses in tomato seedling leaves when subjected to different light qualities. Sci. Hort. 225, 490-497.
55.Bliznikas, Z., Arturas, Z., Samuoliene, G., Viršilė, A., Brazaitytė, A. J. J. & Duchovskis, P. A. N. (2012). Effect of supplementary pre-harvest LED lighting on the antioxidant and nutritional properties of green vegetables. Acta Hort. 939, 85-91.
56.Heo, J. W., Lee, C. W. & Paek, K. Y. (2006). Influence of mixed LED radiation on the growth of annual plants. J. Plant Biol. 49, 286-290.
57.Naznin, M., Lefsrud, M., Gravel, V. & Hao, X. (2016). Different ratios of red and blue LED light effects on coriander productivity and antioxidant properties. Acta Hort. 1134(30), 223-230.
58.Verma, S. K., Gantait, S., Jeong, B. R. & Hwang, S. J. (2018). Enhanced growth and cardenolides production in Digitalis purpurea under the influence of different LED exposures in the plant factory. Sci. Rep. 8, 18009.
59.Trouwborst, G., Hogewoning, S. W., van-Kooten, O., Harbinson, J. & van-Ieperen, W. (2016). Plasticity of photosynthesis after the red light syndrome in cucumber. J. Exp. Bot. 121 (1), 75-82.
60.Grassmann, J., Hippeli, S. & Elstre, E. F. (2002). Plants defense mechanism and its benefits for animals and medicine: role of phenolics and terpenoids in avoiding oxygen stress. Plant Physiol. Biochem. 40, 471-478.
61.Reddy, N. S., Navanesan, S., Sinniah, S. K., Wahab, N. A. & Sim, K. S. (2012). Phenolic content, antioxidant effect and cytotoxic activity of Leea indica leaves. BMC Complement Altern Med. 12 (128), 1472-6882.
62.Kapoor, S., Raghuvanshi, R., Bhardwaj, P., Sood, H., Saxena, S. & Chaurasia, O. P. (2018). Influence of light quality on growth, secondary metabolites production and antioxidant activity in callus culture of Rhodiola imbricata Edgew. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 183, 258-265.
63.Ren, J., Guo, S., Xu, C., Yang, C., Ai, W., Tang, Y. & Qin, L. (2014). Effects of different carbon dioxide and LED lighting levels on the anti-oxidative capabilities of Gynura bicolor DC. Adv. Space Res. 53 (2), 353-361.
64.Hosseini, A., Zare Mehrjerdi, M. & Aliniaeifar, S. (2019). Alteration of Bioactive Compounds in Two Varieties of Basil (Ocimum basilicum) Grown Under Different Light Spectra. J. Essent. Oil-Bear. 21 (4), 913-923. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 220 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 210 |