بررسی اثر ترکیبات ضدتعرق طبیعی بر برخی از صفات فیزیولوژیکی و بیولوژیکی گیاه دارویی ریحان (Ocimum basilicum) تحت شرایط تنش خشکی

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• روح اله عامری ¹
• مجید عزیزی ¹
• علی تهرانی فر ²
• وحید روشن ³

¹ دانشگاه فردوسی مشهد

² گروه علوم باغبانی، دانشگاه فردوسی مشهد

³ مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس

10.22067/jhorts4.v0i0.48441

چکیده

به منظور بررسی تاثیر تنش خشکی و کاربرد ترکیبات ضدتعرق بر گیاه دارویی ریحان، آزمایش فاکتوریلی شامل 3 سطح آبیاری (شاهد- 500، تنش متوسط- 375 و تنش شدید- 250 میلی‌لیتر آبیاری در 24 ساعت) و 3 ترکیب ضدتعرق کیتوزان، موسیلاژ اسفرزه و موسیلاژ بارهنگ هر کدام در 3 سطح (5/0، 1 و 5/1 درصد وزن خشک به حجم حلال) با 3 تکرار و بر پایه طرح کاملاً تصادفی انجام پذیرفت. در این تحقیق صفاتی از قبیل، میزان فتوسنتز، تعرق روزنه‌ای، هدایت ‌روزنه‌ای، دی‌اکسید‌کربن اتاقک ‌روزنه، محتوای کلروفیل و کاروتنوئید‌ و دمای سطح برگ اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که اثر آبیاری و مواد ضدتعرق در صفات مورد اندازه‌گیری معنی‌دار بودند (01/0P≤ و 05/0P≤). بیشترین میزان صفات مورد اندازه‌گیری در سطح اول آبیاری و سطوح متفاوتی از ترکیبات ضدتعرق مشاهده شد. کلیه ترکیبات ضدتعرق، میزان تعرق را بطور معنی‌داری کاهش دادند و این کاهش در غلظت‌های بالاتر بیشتر بود. به‌طوری‌که ترکیب کیتوزان در سطوح 5/1 و 1 درصد نسبت به نمونه شاهد، میزان تعرق را تا دو برابر کاهش داد. در مورد فتوسنتز نیز تیمار 5/0 و 1 درصد کیتوزان توانستند تا 30 درصد میزان فتوسنتز را نسبت به شاهد افزایش دهند. هم‌چنین مشخص شد که با کاربرد ترکیبات ضدتعرق در شرایط آبیاری محدود میزان ماده خشک افزایش یافت. ترکیبات ضدتعرق درصد و عملکرد اسانس را نسبت به شاهد کاهش دادند. با توجه به نتایج به دست آمده در این آزمایش می‌توان بیان نمود که ترکیبات ضدتعرق با منشا طبیعی، ترکیباتی ایمن، ارزان و زیست تجزیه‌پذیر بوده و جایگزین مناسبی برای ترکیبات ضدتعرق شیمیایی متداول می‌باشند، اما تجاری نمودن این ترکیبات نیاز به آزمایشات تکمیلی دارد.

کلیدواژه‌ها

• ریحان
• ترکیبات ضدتعرق
• تنش خشکی
• کیتوزان
• موسیلاژ اسفرزه
• موسیلاژ بارهنگ
• فتوسنتز

20.1001.1.20084730.1394.29.1.7.5

---

عنوان مقاله [English]

Effect of Natural Antitranspirant Compounds on Physiological and Biological Properties of Basil (Ocimum basilicum) under Water Stress Condition

نویسندگان [English]

• R. Ameri ¹
• Majid azizi ¹
• Ali Tehranifar ²
• V. Rowshan ³

¹ Ferdowsi University of Mashhad

³ Research Center of Agriculture and Natural Resources, Province Fars

چکیده [English]

In order to study the effect of natural antitranspirant compound and water stress on growth, development and essential oil content of Ocimumbasilicum a factorial experiment based on completely randomized design with three replicates was conducted. 3 levels of water stress (500 as control, 375 and 250 ml/day) and 3 antitranspirant compound (chitosan, plantago mucilage and psyllium mucilage) in 3 levels of 0.5, 1 and 1.5% (m/v) and applied during the plant growth. Photosynthesis, transpiration, stomatal conductance, stomatal chamber CO2, leaf temperature, fresh and dry weight of herb, essential oil percentage and content were measured. The results showed that water stress and antitranspirant application had a significant effect on all measured traits (P≤0.05 and P≤0.01). The highest values of these traits were observed in control for water stress treatment and different levels of antitranspirant compounds. Transpiration levels from leaf were significantly decreased by antitranspirant compounds application. Chitosan (1 and 1.5%) decreased transpiration by 200% over control. Photosynthesis was also increased up to 30% by chitosan treatment (0.5 and 1) in comparison to control.Also, antitranspirant compounds increasing dry matter yield in water stress condition but reducing essential oil % and yield in comparison with control. In general, according to the result of this experiment, antitranspirant compounds with natural origin are safe, biodegradable, easy available, low cost and alternatives which can be used in substitution with common chemical types.

کلیدواژه‌ها [English]

• basil
• Antitranspirant
• Water stress
• Chitosan
• Plantago mucilage
• Psyllium mucilage
• Photosynthesis
• Essential oil

مراجع

1- اردکانی م.ر.، عباس زاده ب.، شریفی عاشورآبادی ا.، لباسچی م.ح. و پاک نژاد ف. 1386. بررسی اثر کمبود آب بر کمیت و کیفیت گیاه بادرنجبویه (Melissa officinalis L.). فصلنامه گیاهان دارویی و معطر ایران، جلد23(2):251-261.

2- امیدبیگی ر. 1379. رهیافت‌های تولید و فرآوری گیاهان دارویی. جلد 3. انتشارات به نشر. مشهد.

3- امیدبیگی ر. و محمودی سورستانی م. 1389. اثر تنش خشکی بر برخی صفات مرفولوژی، میزان و عملکرد اسانس گیاه گل مکزیکی Agastache foeniculum [Pursh] Kuntze. مجله علوم باغبانی ایران، 41(2):153-161.

4- کاظمی سعید ف. 1381. بررسی اثر تنش خشکی و کود نیتروژن بر رشد، مواد معدنی و اسانس Cuminum cyminum. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تربیت مدرس.

5- لباسچی م. و شریفی عاشورآبادی ا. 1381. شاخص‌های رشد برخی گونه‌های گیاهان دارویی در شرایط مختلف تنش خشکی، فصلنامه پژوهشی تحقیقات دارویی و معطر ایران، 20(3):261-249.

6- Bajons P., Klinger G. and Schlosser V. 2005. Determination of stomatal conductance by means of infrared thermography. Journal of Infrared Physics & Technology, 46:429-439.

7- Bittelli M., Flury M., Campbell G.S., and Nichols E.J. 2000. Reduction of transpiration through foliar application of chitosan. Jornal of Agricultural and Forest Meteorology, 107:167-175.

8- Charles D.J., and Simon J.E. 1990. Effects of osmotic stress on the essential oil content and composition of peppermint. Journal of Phytochemistry. 29:2837-2840.

9- Chavan S.R., and Nikam S.T. 1982. Mosquito larvicidal activity of Ocimum basilicum Linn. Indian Journal of Medical Research, 75:220-222.

10- Chen H.P. and Xu L.L. 2005. Isolation and characterization of a novel chitosan-binding protein from non-heading chinese cabbage leaves. Journal of Integrative Plant Biology, 47(4):452-456.

11- Cornic G. 2000. Drought stress inhibits photosynthesis by decreasing stomatal aperture-not by affecting ATP synthesis. Trends in Plant Science, 5(5):187-188.

12- Darrah H.H. 1998. The cultivated Basil. Buckeye Printing Co. United States.

13- Davenport D.C. 1967. Effects of chemical antitranspirants on transpiration and growth of grass. Journal of Experimental Botany, 18:332-347.

14- Davenport D.C., Hagan R.M., and Martin P.E. 1969. Antitranspirant . . . Uses and effects on plant life. California Agriculture, 23(5):14-16.

15- Deshpande R.S., and Tipnis H.P. 1997. Insecticidal activity of Ocimum basilicum L. Pesticides, 11(5):11-12.

16- Ekren S., Sonmez C., Ozcakal E., Kurtta Y.S.K., Bayram E. and Gurgulu H. 2012. The effect of different irrigation water levels on yield and quality characteristics of purple basil (Ocimum basilicum L.). Agricalture Water Management, 109:155-161.

17- Faoro, F., Sant S., Iriti M., Maffi D., and Appiano A. 2001. Chitosan-elicited resistanceto plant viruses: a histochemical and cytochemical study. In: Muzzarelli, R.R.A. (Ed.), Chitin Enzymology. ATEC, Italy.

18- Farquhar G.D. and Sharkey T.D. 1982. Stomatal Conductance and Photosynthesis. Annual Review of Plant Physiology, 33:317-345.

19- Flexas J., Escalona J.M., Evain S., Gulias, J., Moya I., Osmond C.B., and Medrano H. 2002. Steady-state chlorophyll fluorescence (Fs) measurements as a tool to follow variations of net CO2 assimilation and stomatal conductance during water-stress in C3 plants. Journal of Physiologia Plantarum,114(2):231-240.

20- Gardner B.R., Pearce R.B. and Mitchel R.L. 1985. Physiology of crop plants. Iowa State University Press, United States.

21- Gawish R. 1992. Effect of antitranspirants application on snap bean (Phaseolus vulgaris L.) grown under different irrigation regimes. Minufiya Journal of Agriculture Research, 17:1309-1325.

22- Glenn D.M., Erez A., Puterka G.J., and Gundrum P. 2003. Particle films affect carbon assimilation and yield in “Empire” apple. Journal of the American Society for Horticultural Science, 128(3):356-362.

23- Grill E. and Ziegler H. 1998. A plants dilemma. Science, 282:252-253.

24- Guerfel M., Beis A., Zotos T., Boujnah D., Zarrouk M., and Patakas A. 2009. Differences in abscisic acid concentration in roots and leaves of two young Olive (Olea europaea L.) cultivars in response to water deficit. ACTA Phisiology of Plant, 31:825-831.

25- Iriti M., Sironi M., Gomarasca S., Casazza A.P., Soave C. and Faoro F. 2006. Cell death mediated antiviral activity of chitosan. Journal of plant physiology and biochemistry, 44:893-900.

26- Iriti M. and Faoro F. 2007. Review of innate and specific immunity in plants and animals. Mycopathologia, 164:57-64.

27- Iriti M., Picchi V., Rossonia M., Gomarasca S. Ludwig, N., Gargano M., and Faoro F. 2009. Chitosan antitranspirant activity is due to abscisic acid-dependentstomatal closure. Journal of Environmental and Experimental Botany, 66: 493-500.

28- Jones H.G. 1997. Stomatal control of photosynthesis and transpiration. Journal of Experimental Botany, 49:387-398.

29- Khalid K.A. 2006. Influence of water stress on growth, essential oil and chemical composition of herbs (Ocimum sp.). International Agrophysiology, 20(4):289-296.

30- Lawlor D.W., and Cornic G. 2002. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficit in higher plants. Plant, Cell & Environment, 25(2):275-294.

31- Lee S., Choi H., Suh S., Doo I.S., Oh K.Y., Choi E.J., Taylor S.A.T., Low P.S. and Lee Y. 1999. Oligogalacturonic acid and chitosan reduce stomatal aperture byinducingthe evolution of reaction oxygen species from guard cells of tomato and Commelina communis. Journal of Plant Physiology, 121:147-152.

32- Ludwig N., Cabrini R., Faoro F., Gargano M., Gomarasca S., Iriti M., Picchi V., and Soave C. 2010. Reduction of evaporative flux in bean leaves due to chitosan treatment assessed by infrared thermography. Journal of Infrared Physics & Technology, 53:65-70.

33- Mehta C.R., and Mehta T.P. 1943. Chemical examination of Ocimum canum Sims. Current Science, 12:300-301.

34- Milazzo M., Ludwig N. and Redaelli V.2002. Evaluation of evaporation flux inbuilding materials by infrared thermography, p. 150-155. In: 6th International Conference on Quantitative Infrared Thermography. 2002. Quantitative InfraRed Thermography Conference, Dubrovnik, Croatia.

35- Moftah A.E. 1997. The response of soybean plants, grown under different water regimes, to antitranspirant applications. Annual Journal of Agriculture Science, 35:263-292.

36- Moftah A.E. and Alhumaid A.I. 2005. Effect of antitranspirants on water relations and photosynthetic rate of cultivated tropical plant (Polianthes tuberose L.). Polish Journal of Ecology, 53(2):165-175.

37- Muzzarelli R.A.A. 1977. Chitin. Pergamon Press, Oxford. England.

38- Omidbaigi R., Hassani A. and Sefidkon F. 2003. Essential oil content and composition of sweet basil (Ocimum basilicum L.) at different irrigation regimes. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 6(2):104-108.

39- Patil B.B. and Rajat D. 1976. Influence of antitranspirants on rapeseed (Brassica campestris) plants under water-stressed and nonstressed conditions. Journal of Plant Physiology, 57:941-943.

40- Pospisilova J., Vagner M., Malbeck J., Travnickova A. and Batkova P. 2005. Interactions between abscisic acid and cytokinins during water stress and subsequent rehydration. Biologia Plantarum, 49:533-540.

41- Prakash M. and Ramachandran K. 2000. Effects of chemical ameliorants in brinjal (Solanumme longena L.) under moisture stress conditions. Journal of Agronomy and Crop Science, 185:237-239.

42- Prakash M., and Ramachandran K. 2000. Effects of moisture stress and antitranspirants on leaf chlorophyll. Journal of Agronomy and Crop Science, 184:153-156.

43- Reffat A.M., and Saleh M.M. 1997. The combined effect of irrigation intervals and foliar nutrition on sweet basil plants. Bulletin of Faculty of Agriculture University of Cairo, 48:515-527.

44- Schachtman D.P., and Goodger G.Q.D. 2008. Chemical root to shoot signalling underdrought. Trends Plant Science, 13:281-287.

45- Simon J.E., Quinn J. and Murray R.G. 1990. Basil: a source of essential oils. In: Janick, J. and Simon, J.E. (Eds.). Advanced in new crops. p. 484-489. Timber press, Portland.

46- Singh S., Singh A., Singh V., Singh M., and Singh K. 2000. Studies on the frequency and time of irrigation application on herb and oil yield of palmarosa (Cymbopogon martini Stapf var. motia). Journal of Medicinal and Aromatic Plant Sciences, 22:491-493.

47- Solinas V., and Deiana S. 1996. Effect of water and nutritional conditions onthe Rosmarinus officinalis L. phenolic fraction and essential oil yields. Rivista Italian Eppos, 19:189-198.

48- Teare I.D., and Peet M.M. 1983. Crop-water relations. Wiley, New York.

49- Tworkoski T.J., Glenn D.M., and Puterka G.J. 2002. Response of bean to application of hydrophobic mineral particles. Canadian Journal of Plant Science 82:217–219.

50- Yassen M., Ram P., Anju Y. and Singh K. 2003. Response of Indian basil (Ocimum basilicum L.) to irrigation and nitrogen schedule in Central Uttar Pradesh. Annual Journal of Plant Physiology, 17(2):177-181.

51- Yordanov I., Tsonev T., Velikova V., Georgieva K., Ivanov P., Tsenov N. and Petrova T. 2001. Changes in CO2 assililation, transpiration and stomatal resistance of different wheat cultivars under field conditions. Bulgarian Journal of Plant Physiology, 27(3-4):20-33.