ارزیابی تاثیر محلول‌پاشی براسینواستروئید و ملاتونین بر برخی پارامترهای فیزیولوژیک، عملکرد دانه و درصد اسانس زیره سبز (cuminum cyminum l) در شرایط تنش خشکی

سابقه و هدف: زیره سبز (.cuminum cyminum l) یکی از قدیمی‌ترین گیاهان معطر و ادویه‌ای جهان است که از نظر دارویی به‌عنوان دومین گیاه دارویی اهلی در ایران شناخته ‌شده است. تنش خشکی به‌عنوان یک تنش اکسیداتیو بر پاسخ‌های بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گیاه تاثیرگذار است. یکی از راهکارهای افزایش مقاومت گیاهان به ‌تنش‌های غیرزیستی ازجمله خشکی، استفاده از براسینواستروئید و ملاتونین است که با دامنه گسترده‌ای از فعالیت‌ها در گیاه، دارای تاثیرات بیولوژیکی منحصربه‌فردی در رشد و نمو گیاه می‌باشد و عملکرد گیاه را از راه تغییرات متابولیسمی آن و حفاظت گیاه در برابر ‌تنش‌های محیطی، افزایش می‌دهد. هورمون‌های رشد گیاهی، با تاثیر بر متابولیت‌های گیاه، تحریک بیوسنتز فیتوهورمون‌ها، افزایش میزان جذب عناصر غذایی، بهبود سازوکارهای دفاعی، تحریک رشد ریشه و بهبود تبادلات گازی موجب بهبود عملکرد کمّی و کیفی گیاه در شرایط تنش و غیر تنش می‌گردند. اگرچه نتایج برخی تحقیق‌ها بیان‌کننده آنست که استفاده از تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی براسینواستروئید و ملاتونین که منشا طبیعی دارند و نیز سازگار با محیط‌زیست هستند، تاثیر بسزایی در کاهش اثرهای سوء ناشی از ‌تنش‌های محیطی دارند، اما استفاده ترکیبی از این هورمون‌های گیاهی و نیز کاربرد این هورمون‌ها در زیره سبز، کمتر گزارش ‌شده است. بنابراین، این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیر محلول‌پاشی براسینواستروئید و ملاتونین بر عملکرد کمّی و کیفی زیره سبز در شرایط تنش خشکی اجرا شد.مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با شش تکرار در سال 1401 در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر اجرا گردید. تیمارهای آزمایشی شامل سطوح مختلف تنش خشکی (100% و 50% ظرفیت زراعی مزرعه)، ملاتونین (صفر و 100 میکرومولار) و براسینواستروئید (0 و 0.75 میکرومولار) بودند.نتایج: نتایج نشان داد در رویارویی با تنش خشکی میزان مالون‌دی‌آلدئید، پراکسیدهیدروژن، نشت‌یونی، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (پراکسیداز (pod)، کاتالاز (cat)، آسکوربات‌پراکسیداز (apx) و سوپراکسیددیسموتاز (sod))، غلظت کربوهیدرات‌ها و پرولین در گیاه زیره سبز افزایش یافت. همچنین محلول‌پاشی براسینواستروئید و ملاتونین به‌‌طور قابل‌ملاحظه‌ای فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و تجمع اسمولیت‌ها را افزایش و سطح مالون‌دی‌آلدئید، پراکسیدهیدروژن و نشت یونی گیاهان رشد کرده در شرایط تنش را کاهش داد. تنش خشکی موجب کاهش عملکرد دانه زیره سبز شد و در مقابل، تحت این شرایط درصد اسانس بذر زیره افزایش یافت. کاربرد براسینواستروئید و ملاتونین در هر دو شرایط تنش و عدم تنش، موجب افزایش عملکرد کمّی و کیفی زیره سبز شد.نتیجه‌گیری: درمجموع می‌توان بیان کرد که کاربرد براسینواستروئید و ملاتونین، مقاومت زیره سبز در برابر تنش خشکی را از طریق افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، افزایش تجمع اسمولیت‌های سازگار پرولین و کربوهیدرات‌ها و نیز حفظ پایداری غشاء افزایش داد و درنهایت افزایش عملکرد دانه را به‌همراه داشت. استفاده از ملاتونین و براسینواستروئید کیفیت محصول تولیدی را نیز تحت تاثیر قرار داد و موجب افزایش درصد اسانس گردید. قابل توجه است که تاثیر مثبت استفاده توام از ملاتونین و براسینواستروئید بر روی کمّیت و کیفیت محصول تولیدی زیره سبز در مقایسه با کاربرد هر یک از این هورمون‌های گیاهی به‌تنهایی، بسیار قابل‌ملاحظه‌تر و مشهودتر بود. در مجموع، با توجه به سازگار با محیط‌ زیست بودن براسینواستروئید و ملاتونین و تاثیر مثبت کاربرد آنها بر بهبود کمّیت و کیفیت محصول تولیدی، کاربرد براسینواستروئید و ملاتونین می‌تواند راهکاری مناسب برای افزایش عملکرد کمّی و کیفی گیاه دارویی و اقتصادی ارزشمند زیره سبز در شرایط معمول و تنش خشکی باشد.

evaluation of the effect of foliar application of brassinosteroid and melatonin on some physiological, grain yield and cumin (cuminum cyminum l.) essential oil under drought stress conditions

background and objectives: cumin (cuminum cyminum l.) is one of the oldest aromatic plants in the world, known medicinally as the second domesticated medicinal plant in iran. drought stress, as oxidative stress, affects plant biochemical, physiological, and morphological responses. one of the ways to increase plants’ resistance to environmental stress is to use plant growth regulators such as brassinosteroids and melatonin. these hormones increase plant performance in both stress and non-stress conditions. plant growth regulators, by affecting plant metabolites, stimulating phytohormone biosynthesis, enhancing nutrient absorption, improving defense mechanisms, stimulating root growth, and improving gas exchange, contribute to plants’ quantitative and qualitative performance in stress and non-stress conditions. although some research shows that the use of plant growth regulators such as brassinosteroid and melatonin, which are of natural origin and compatible with the environment, has a significant effect on reducing adverse effects caused by environmental stresses; however, the combined use of these plant hormones is less reported. therefore, in this research, the influence of the foliar application of brassinosteroid and melatonin on some physiological traits, including amount of malondialdehyde, hydrogen peroxide, electrolyte leakage, activity of antioxidant enzymes, accumulation of carbohydrates and proline, malondialdehyde, hydrogen peroxide as well as quantitative and qualitative yield of cumin was examined under water deficit conditions.methodology: this research was conducted in the research greenhouse of the faculty of agriculture, shahid bahonar university, kerman, iran. a factorial experiment in a randomized complete block design with six replications was carried out in 2022. the experimental treatments included different levels of drought stress (100 % and 50 % field capacity; f.c.), melatonin (0 and 100 μm), and brassinosteroid (0 and 0.75 μm).results: the results showed that water deficit increased the amount of malondialdehyde, hydrogen peroxide, electrolyte leakage, activity of antioxidant enzymes (peroxidase (pod), catalase (cat), and ascorbate peroxidase (apx) and superoxide dismutase (sod)), as well as raised the accumulation of carbohydrates and proline in cumin plants. indeed, brassinosteroids and melatonin significantly increased antioxidant enzyme activities and the concentrations of osmolytes. it also decreased the levels of malondialdehyde, hydrogen peroxide as well and electrolyte leakage in drought-stressed plants. drought stress resulted in reduced cumin grain yield. in contrast, under these conditions, the percentage of cumin seed essential oil was increased. foliar application of brassinosteroid and melatonin in stress and non-stress conditions improved cumin yield.conclusion: overall, it was concluded that the use of brassinosteroid and melatonin increased the resistance of cumin plants against drought stress by increasing the activity of antioxidant enzymes, increasing the accumulation of compatible osmolytes such as proline and carbohydrate, and maintaining the stability of the membrane and ultimately enhancing the yield of cumin seeds. the application of melatonin and brassinosteroid also affected the quality of the product and increased the percentage of cumin essential oil; however, the positive effects of brassinosteroid and melatonin were greater than those of brassinosteroid or melatonin applied separately.