اثر تنش خشکی روی صفات بیوشیمیایی و ارتباط آن با مرحله رشدی در گیاه خارمریم (.silybum marianum l)

سابقه و هدف: تنش خشکی مهمترین عامل محدودکننده عملکرد گیاهان زراعی و دارویی در نواحی خشک و نیمه‌خشک است. گیاه خارمریم (silybum marianum l.) یک گیاه دارویی دارای متابولیت‌های ثانویه (فلاونولیگنان‌ها) با خاصیت آنتی‌اکسیدانی می‌باشد. تولید و تجمع فلاونولیگنان‌ها در گیاه خارمریم علاوه بر ماهیت ژنتیکی گیاه به‌وسیله شرایط محیطی مختلف تحت تاثیر قرار می گیرد. تجمع متابولیت‌های ثانویه در این گیاه تحت تنش خشکی با توجه به سیستم دفاعی آنتی‌اکسیدانی در سطح بیوشیمیایی مطالعه شد. هدف از این پژوهش، ارزیابی متابولیت‌های ثانویه خارمریم در شرایط غیرتنش و سطوح مختلف تنش خشکی و مراحل مختلف رشدی و نیز شناسایی بهترین سطح تنش رطوبتی و زمان برداشت گیاه برای افزایش ترکیبات موثره گیاه می‌باشد.مواد و روش‌ها: بذرهای گیاه خارمریم ابتدا ضدعفونی شده و بعد به پتری‌دیش‌های حاوی کاغذ صافی منتقل و برای جوانه‌زنی در ژرمیناتور در دمای 25 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. بذرهای جوانه زده شده به گلدان‌ها منتقل و در گلخانه شهرستان هیرمند، روستای شندل که در 25 کیلومتری شهرستان زابل، استان سیستان و بلوچستان واقع شده است، در شرایط دمایی و رطوبت کنترل شده قرار گرفت. ارزیابی تاثیر تنش خشکی در 4 سطح مختلف آبیاری (25، 50، 75 و 100 درصد نیاز آبی به‌ترتیب تنش شدید، تنش متوسط، تنش ملایم و غیر تنش) و در 3 مرحله رشدی (6، 13 و 20 هفته پس از کاشت) روی صفات بیوشیمیایی شامل محتوی پرولین (pc)، محتوی کربوهیدرات ها (cc)، محتوی فنل کل (tpc)، محتوی فلاونوئید کل (tfc)، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان مانند کاتالاز (ca)، آسکوربات پراکسیداز (ap)، گایاکول پراکسیداز (gp)، سوپر اکسید دیسموتاز (sod) و پلی‌فنول اکسیداز (po) انجام شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام گردید. نرمال بودن داده‌ها و خطاها ارزیابی شده و پس از تایید نرمال بودن، تجزیه واریانس کلیه صفات و آزمون مقایسه میانگین (lsr) در سطح 5% انجام شد.نتایج: تجزیه واریانس صفات نشان داد که اثر سطوح مختلف آبیاری، زمان برداشت و اثر متقابل آنها بر روی کلیه صفات معنی‌دار بود. مقایسه میانگین اثر متقابل تیمار آبیاری و زمان برداشت محتوی پرولین، محتوی کربوهیدرات‌ها، محتوی فنل و فلاونوئید و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در تمام مراحل رشدی افزایش داشته و کمترین و بیشترین آن به ترتیب در مرحله رشدی 6 هفته پس از کاشت در شرایط 100% نیاز آبی و مرحله رشدی 20 هفته پس از کاشت در شرایط 25% نیاز آبی مشاهده شد. بنابراین فاکتور تنش خشکی به‌عنوان یک عامل بهبود دهنده مواد موثره این گیاه می تواند مورد استفاده قرار گیرد، همچنین مرحله رشدی نهایی بهترین زمان برداشت این گیاه با توجه به تجمع بیشتر متابولیت‌های ثانویه در این مرحله است. اثر متقابل تیمار آبیاری و زمان برداشت برای فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز معنی‌دار نبوده و برای سایر آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان نشان داد که بیشترین فعالیت آنزیم کاتالاز به مرحله رشدی 6 هفته پس از کاشت در شرایط 25% و 50% نیاز آبی، آسکوربات پراکسیداز به مرحله رشدی 6 هفته پس از کاشت در شرایط 100% نیاز آبی آنزیم‌های  پلی‌فنل اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز به مرحله رشدی 20 هفته پس از کاشت در شرایط 25% نیاز آبی تعلق داشت. این نتایج بیانگر این است که آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در مراحل رشدی مختلف و در شرایط تنش رطوبتی مختلف به‌صورت متفاوت عمل می کنند.نتیجه‌گیری: نتایج بررسی گیاه خارمریم در 4 رژیم آبیاری و 3 مرحله رشدی نشان داد که بیشتر صفات بیوشیمیایی در شرایط تنش افزایش داشته که بیانگر این است که گیاه خارمریم از طریق سیستم دفاعی آنتی‌اکسیدان آنزیمی و غیر آنزیمی به تنش خشکی پاسخ می دهد. گیاه خارمریم در مرحله توسعه نهایی (20 هفته پس از کاشت) بیشترین محتوی فنل و فلاونوئید کل را داشت. بر این اساس، بهترین زمان برداشت آن مرحله توسعه نهایی می‌باشد که بیشترین ترکیبات پلی فنولیک را دارد.

effects of drought stress on biochemical traits and its relationship with growth stage in milk thistle (silybum marianum l.)

background and objectives: drought stress is the most critical factor limiting agricultural and medicinal plants’ performance in arid and semi-arid areas. silybum marianum l. is a medicinal plant with antioxidant properties. in addition to the plant’s genetic nature, flavonolignan production and accumulation are affected by various environmental conditions. the accumulation of secondary metabolites under drought stress was studied concerning the antioxidant defense system at the biochemical level. the purpose is to evaluate the secondary metabolites of milk thistle under non-stress conditions and different levels of drought stress and different growth conditions, as well as to identify the best level of moisture stress and the time of harvesting the plant to increase the effective compounds.methodology: milk thistle seeds were disinfected and transferred to a petri dish containing filter paper and placed in a germinator at 25°c for germination. the germinated seeds were transferred to the pots and put under controlled temperature and humidity in the greenhouse of hirmand city, shandel village, located 25 km from zabul city, sistan, and baluchistan province. evaluation of the effect of drought stress at four different levels of irrigation (25, 50, 75, and 100% of water requirement respectively severe stress, moderate stress, mild stress, and non-stress) and in 3 growth stages (6, 13 and 20 weeks after planting) on biochemical traits including proline content (pc), carbohydrates content (cc), total phenol content (tpc), total flavonoid content (tfc), antioxidant activity and activity of antioxidant enzymes such as catalase (ca), ascorbate peroxidase (ap), guaiacol peroxidase (gp), superoxide dismutase (sod) and polyphenol oxidase (po) was carried out. the experiment was done as a factorial based on a completely randomized design with three replications. data and errors were examined for normality. after confirming the normality of the data and errors, analysis of the variance of the traits and comparing the mean of the traits (lsr) was done at the 5% level.results: the variance analysis of traits showed that the effect of different levels of irrigation, harvest time, and their interaction on all traits was significant. comparison of the average interaction effect of irrigation treatment and harvest time of traits: proline content, carbohydrates content, phenol and flavonoid content, and antioxidant activity increased in all growth stages and the lowest and highest values were respectively observed in the growth stage 6 weeks after planting in 100 percentage of water requirement and growth stage 20 weeks after harvesting in the condition of 25% water requirement. therefore, the drought stress factor can be used to improve the effective substances of this plant. in addition, the final growth stage is the most appropriate time to harvest this plant due to the accumulation of secondary metabolites at this stage. the interaction effect of irrigation treatment and harvest time was not significant for the activity of guaiacol peroxidase enzyme, and for other antioxidant enzymes it showed that the highest activity of catalase enzyme was at the growth stage 6 weeks after planting in conditions of 25 and 50% water requirement, for ascorbate peroxidase enzyme, it belonged to the growth stage 6 weeks after planting in the condition of 100% water requirement, and for polyphenol oxidase and superoxide dismutase enzymes, it belonged to the growth stage 20 weeks after planting in the condition of 25% water requirement. these results indicate that antioxidant enzymes act differently at different growth stages and under various moisture stress conditions.conclusion: the evaluation results of milk thistle in 4 irrigation regimes and three growth stages showed that most biochemical traits increased under stress conditions. this indicates that the milk thistle plant responds to drought stress through an enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense system. milk thistle plants had the highest total phenolic and flavonoid content at the final development stage (20 weeks after planting). therefore, the best time to harvest is at the final stage of development, which has the most polyphenolic compounds.