بهبود شاخص های جوانه زنی، رشدی و بیوشیمیایی گیاه گاو زبان ایرانی (Echium amoenum Fisch & Mey.) تحت کیفیت های مختلف نور

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• رقیه نبی پور سنجبد ¹
• اسماعیل چمنی ²
• یونس پوربیرامی هیر ³

¹ پژوهشگر پسادکتری گروه علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

² استاد گروه علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

³ دانشیار گروه علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

10.22067/jhs.2025.91567.1404

چکیده

گاوزبان ایرانی (Echium amoenum Fisch & Mey.) در طب سنتی ایران جایگاه ویژه‌ای دارد. یکی از موانع ازدیاد آن، درصد جوانه‌زنی پایین و غیر یکنواخت آن است. اخیرا منابع نوری LED توانسته‌اند جوانه‌زنی گونه‌های دارویی را به طور چشمگیری افزایش دهند. از این‌رو، مطالعه حاضر برای بهبود ویژگی‌های جوانه‌زنی و رشدی تحت تیمارهای LED انجام شد. این آزمایش در محل آزمایشگاه گروه علوم باغبانی و فضای سبز دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1402 انجام شد. آزمایش بر اساس طرح کاملا تصادفی با 4 تیمار و 4 تکرار انجام شد. 4 تیمار نوری شامل 100 درصد نور سفید، 100 درصد نور آبی، 100 درصد نور قرمز و ترکیب نور آبی و قرمز (50:50) بود. گیاهان از نظر شاخص‌های جوانه‌زنی (درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، میانگین جوانه‌زنی روزانه، انرژی جوانه‌زنی، کارایی بذر، کارایی گیاهچه، شاخص بنیه بذر، ضریب سرعت جوانه‌زنی و سرعت جوانه‌زنی روزانه)، مورفولوژیکی (وزن تر دانهال، وزن خشک دانهال، طول ریشه، طول ساقه، درصد ماده خشک ریشه‌چه و درصد ماده خشک ساقه‌چه) و بیوشیمیایی (رنگیزه‌های فتوسنتزی، کربوهیدرات کل، پروتئین کل و فنل کل) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نور قرمز، درصد جوانه‌زنی (77 درصد)، سرعت جوانه‌زنی (44/4)، میانگین جوانه‌زنی روزانه (92/1)، انرژی جوانه‌زنی (8/0)، کارایی بذر (76 درصد)، کارایی گیاهچه (61/97 درصد)، شاخص بنیه بذر (78/70 درصد) و ضریب سرعت جوانه‌زنی (21/0) را به طور قابل توجهی بهبود بخشید. به طور مشابه، ویژگی‌های رشدی گاو زبان از جمله وزن تر دانهال (14/0 گرم)، وزن خشک دانهال (05/0 گرم)، طول ساقه (4/3 سانتی متر) و طول ریشه (7/5 سانتی متر)، درصد ماده خشک ریشه‌چه (17/3 گرم)، درصد ماده خشک ساقه‌چه (39/2 گرم) تحت تاثیر مثبت نور قرمز افزایش یافتند. در شاخص‌های بیوشیمیایی، کاربرد ترکیب نوری آبی و قرمز منجر به افزایش معنی‌دار محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی (کلروفیل a (49/603 میکروگرم بر گرم وزن تر)، کلروفیل b (08/313 میکروگرم بر گرم وزن تر) و محتوای کارتنوئیدهای کل (98/130 میکروگرم بر گرم وزن تر))، کربوهیدرات کل (25/192 میلی گرم بر گرم وزن تر)، پروتئین کل (46/28 میلی گرم بر گرم وزن تر) و فنول کل (71/20 میلی گرم بر گرم وزن تر) شد. مشاهدات نشان داد که بذور گاو زبان ایرانی در گروه فتوبلاستیک مثبت قرار می‌گیرند. از این رو، کاربرد نور قرمز می‌تواند یک تیمار موثر برای بهبود ویژگی‌های جوانه‌زنی و رشدی گاوزبان ایرانی در مرحله دانهالی در نظر گرفته شود. در مراحل بعدی رشدی گیاه، واکنش گاوزبان ایرانی به کیفیت‌های نوری متفاوت بود و ترکیب نور آبی و قرمز، به عنوان یک تیمار کارآمد برای بهبود شاخص‌های بیوشیمیایی در نظر گرفته شد.

کلیدواژه‌ها

• پروتئین
• درصد جوانه زنی
• فنل
• کلروفیل
• مورفولوژیک

موضوعات

• گیاهان دارویی

عنوان مقاله [English]

The improvement of germination, growth, and biochemical indices of Echium amoenum Fisch & Mey. under different light qualities

نویسندگان [English]

• Roghayeh Nabipour Sanjbod ¹
• Esmaeil Chamani ²
• Younes Pourbeyrami Hir ³

¹ Postdoc researcher of Department of Horticultural Sciences and Landscape Designing, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

² Professor of Department of Horticultural Sciences and Landscape Designing, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

³ Associate professor of Department of Horticultural Sciences and Landscape Designing, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

چکیده [English]

1. Title: The improvement of germination, growth, and biochemical indices of Echium amoenum Fisch & Mey. under different light qualities

2. Introduction: Medicinal plants, as a valuable source of herbal medicines and bioactive compounds, are rapidly declining due to uncontrolled collection from nature. Echium amoenum Fisch & Mey. belongs to the Boraginaceae family and has a special place in Iranian traditional medicine. This plant is native to Iran and has been used to treat many infectious and inflammatory diseases, as well as modern diseases related to stress and anxiety, for many years. However, low germination percentage and uneven germination are some of the obstacles to the growth and propagation of this valuable medicinal plant. Recently, it has been reported that LED light sources have significantly increased the germination of some medicinal species. The response of plants to light spectra depends on the plant species. However, blue and red light are more useful because green plant tissues more readily absorb them. Considering the medicinal importance of E. amoenum, the present study was conducted to improve the germination and growth characteristics under LED treatments.

3. Materials and methods: This study was conducted at the University of Mohaghegh Ardabili in 2024. E. amoenum seeds were purchased from Pakan Bazr Company. After surface disinfection, the seeds were placed in Petri dishes containing wet filter paper and transferred to light chambers. Germination indices (germination percentage, speed of germination, mean daily germination, germination energy, seed efficiency, seedling efficiency, seedling vigor index, coefficient of velocity of germination, daily germination speed) were recorded for up to 21 days. Morphological indices (fresh weight of seedling, dry weight of seedling, shoot length, root length, percentage of root dry weight, percentage of shoot dry weight) were measured in 7-day-old seedlings. Then seedlings were transferred to the growing medium (peat moss and perlite), and the pots were placed in the same light chambers. After 4 weeks, biochemical indices (photosynthetic pigment content, total carbohydrate content, total protein content, and total phenol content) were evaluated. The experiment was conducted based on a completely randomized design with 4 treatments and 4 replications. The 4 light treatments included 100% white LED light (W), 100% blue LED light (B), 100% red LED light (R), and a combination of blue and red LED light (50:50, BR). The data were analyzed using SPSS Inc. version 16. Means were compared using Duncan's multiple range test at a 5% probability level. Graphs were drawn using Excel software.

4. Results and Discussion: The results of the present study revealed that red light (R) treatment significantly improved germination percentage, germination speed, mean daily germination, germination energy, seed efficiency, seedling efficiency, seedling vigor index, coefficient of velocity of germination, and blue light (B) application reduced the germination of E. amoenum seeds. Similarly, E. amoenum growth characteristics, including fresh weight, dry weight, seedling length, root length, percentage of root dry weight, and percentage of shoot dry weight, increased under the positive effect of red LED light (R). Also, the blue light (B) application did not indicate any positive effect on growth indices. In biochemical indices, the application of a combination of blue and red light (BR) resulted in a significant increase in the content of photosynthetic pigments, total carbohydrate content, total protein content, and total phenol content. In addition, blue LED light (B) had a negative effect on biochemical indices compared to other treatments. In general, light quality changes can affect photosynthesis and energy production efficiency. Blue and red light are known to be the most effective wavelengths for plants, and their absorption peaks correspond to the absorption peaks of photosynthetic pigments. Therefore, their application alone and in combination can effectively increase the efficiency of photosynthesis, the synthesis of photosynthetic pigments, and the biosynthesis of macromolecules including carbohydrates and proteins. In addition, applying blue and red light increases phenolic compounds by increasing the production of enzymes related to plant secondary metabolism.

5. Conclusion: The observations of the present study showed that the seeds of E. amoenum are considered in the group of plant species that require light or are photoblastic positive. Hence, the application of red LED (R) can be considered an effective treatment to improve and increase the germination and growth characteristics of E. amoenum plant at the seedling stage. In the later stages of plant growth, the response of E. amoenum to light qualities was different. The combination of blue and red light (BR) was considered an effective treatment to increase the content of photosynthetic pigments, total carbohydrates, total proteins, and total phenols.

6. Acknowledgement: We would like to thank the University of Mohaghegh Ardabili for financial support.

7. Keywords: Chlorophyll, Germination percentage, Morphological, Phenol, Protein

کلیدواژه‌ها [English]

• Chlorophyll
• Germination percentage
• Morphological
• Phenol
• Protein