اثر دمای پایین بر عملکرد، کیفیت و خواص آنتی‌اکسیدانی میوه عروسک پشت‌پرده تحت محلول‌پاشی برگی اسیدهای آمینه و سلنیوم

سابقه و هدف: دمای پایین تاثیر زیادی بر بقا و توزیع جغرافیایی گیاهان دارد و به عنوان یک عامل محیطی مهم، بهره‌وری گیاهان را تحت تاثیر قرار می‌دهد. عروسک پشت‌پرده (physalis peruviana l.) از خانواده سولاناسه و از گیاهان گرمسیری و نیمه گرمسیری می‌باشد که تحت تاثیر دماهای پایین در ابتدا و انتهای فصل رشد قرار می‌گیرد. این میوه‌ها به دلیل داشتن ترکیبات تغذیه‌ای و زیست فعال (آنتی‌اکسیدان‌ها، ویتامین‌های a، b، c، e و k1، آلکالوئیدها، فلاونوئیدها و کاروتنوئیدها) برای سلامتی انسان بسیار مفید هستند، بنابراین برای کشت در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است. اسیدهای آمینه (ال-فنیل آلانین و سیستئین) و سلنیوم نقش مهمی در مقاومت گیاه به دمای پایین دارد. با این حال، نقش فنیل‌آلانین (phe)، سیستئین (cys) و سلنیوم (se) در تنظیم تحمل به سرما و بهبود کیفیت میوه عروسک پشت‌پرده هنوز ناشناخته است. در این مطالعه اثر فنیل‌آلانین، سیستئین و سلنیوم بر کیفیت و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی میوه عروسک پشت‌پرده تحت تنش دمای پایین مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر به‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل اسیدهای آمینه فنیل‌آلانین در سطوح (0.75 و 2.5 میلی‌مولار)، سیستئین (0.5 و 1 و میلی‌مولار)، سلنیوم (0.5 و 0.75 میلی‌گرم در لیتر سلنات سدیم) و شاهد محلول‌پاشی با آب مقطر در مزرعه بود. بذرها در گلخانه با شرایط دمایی 2±25 درجه ‌سانتی‌گراد در روز و 2±20 درجه ‌سانتی‌گراد در شب کشت گردید. تیمار اسیدهای آمینه و سلنیوم در مرحله 5-4 برگ حقیقی انجام شد و سپس به‌منظور اعمال تنش دمای پایین نشاها به مدت 48 ساعت در دمای 1±4 درجه سانتی‌گراد در سردخانه قرار گرفتند و گیاهان شاهد همراه با اعمال تنش سرما و فاقد تنش سرمایی بودند. سپس نشاها به مزرعه منتقل شدند. گیاهان سه بار در مرحله رویشی، شروع گلدهی و میوه‌دهی با اسیدهای آمینه و سلنیوم تیمار شدند. پس از مواجه شدن گیاهان با سرمای پاییزه در مزرعه، میوه‌ها در مرحله تغییر رنگ کاسبرگ و تغییر رنگ میوه از سبز به نارنجی برداشت شدند و صفات ارتفاع بوته، عملکرد میوه و صفات کیفی میوه شامل محتوای کارتنوئید، شاخص پایداری غشاء، اسید قابل تیتراسیون، ترکیبات فنلی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی ارزیابی شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که تنش دمای پایین، مقدار عملکرد میوه، محتوای کاروتنوئید و شاخص پایداری غشاء را کاهش داد و میزان اسید قابل تیتراسیون، محتوای فلانوئید و فنل کل میوه و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، پراکسیداز، فنیل‌آلانین آمونیالیاز و سوپراکسید دیسموتاز را افزایش داد. تیمار گیاهان با اسید‌های آمینه فنیل‌آلانین، سیستئین و سلنیوم تحت تنش دمای پایین باعث افزایش معنی‌دار عملکرد میوه، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، محتوای کاروتنوئید، شاخص پایداری غشاء، اسید قابل تیتراسیون، محتوای فلانوئید و فنل کل میوه شد. بیشترین میزان شاخص پایداری غشاء (38.46 و 36.01) در میوه‌های حاصل از گیاهان تیمار شده با هر دو غلظت 0.25 و 0.5 میلی‌گرم در لیتر سلنیوم مشاهده گردید. بیشترین مقدار فنل (8.08 و 7.83 میلی‌گرم بر گرم وزن‌تر) در میوه گیاهان تحت تنش دمای پایین تیمار شده با فنیل‌آلانین 0.75 میلی‌مولار و سیستئین 0.25 میلی‌مولار مشاهده شد. بیشترین میزان ظرفیت آنتی‌اکسیدانی در گیاهان تیمار شده با فنیل‌آلانین 0.75و 1.5 میلی‌مولار (60.8 درصد)، سیتئین 0.25 میلی‌مولار (60.26 درصد) و سلنیوم 0.5 میلی‌گرم در لیتر تحت شرایط تنش دمای پایین و کمترین میزان (50.5 درصد) آن در گیاهان شاهد فاقد تنش سرما بدست آمد.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که تیمار اسیدهای آمینه بخصوص سطوح 0.75 و 2.5 میلی‌مولار فنیل آلانین و 0.5 میلی‌گرم در لیتر سلنیوم بر گیاه عروسک پشت پرده در مرحله نشاء و رشد در مزرعه، باعث افزایش معنی‌دار عملکرد میوه گردید، همچنین فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و ترکیبات فنلی، شاخص پایداری غشاء میوه‌های مواجه شده با سرمای پاییزه را افزایش داد و باعث بهبود کیفیت میوه شد.

the effect of low temperature on fruit yield, quality and antioxidant properties of physalis under foliar spray of amino acids and selenium

background and objectives: low temperature has a major influence on survival and geographical distribution of plants and as an important environmental factor, it affects plant productivity. physalis (physalis peruviana l.) belongs to the solanaceae family and is a tropical and subtropical plant that is affected by low temperatures at beginning and end of the growing season. these fruits are highly beneficial to human health due to their nutritional and bioactive compounds (antioxidants, vitamins a, b, c, e and k1, flavonoids and carotenoids), so it has gained attention for cultivation worldwide. amino acids (l-phenylalanine and cysteine) or selenium play important roles in plant resistance to low temperature. however, the role of l-phenylalanine (phe) and cysteine (cys) or selenium (se) in regulating chilling tolerance and improve fruit quality of physalis is still unknown. in this study, the effects of phe, cys and se on quality and antioxidant capacity of physalis fruit under low-temperature stress were investigated.materials and methods: the experiment was conducted in a randomized complete block design with three replicates. the seeds of physalis (physalis peruviana l.) were sown in seedling trays containing peat moss under optimal conditions of 25±2°c during the day and 20±2°c at night. different concentrations of l-phenylalanine (0.75, 1.5, and 2.5 mm, phe), l-cysteine (0.25, 0.5, and 0.75 mm, cys), or sodium selenate (0.25, 0.5, and 1 mg l-1, se) were sprayed on the seedlings at the 4–5th true leaf stage. distilled water was used as the control treatment. to induce chilling stress, plants with the basically same growth were transferred to a 4 °c climate chamber for 48 hours. the control group was grown under optimal conditions. after applying the chilling stress, the plants were returned to optimal growth conditions for 24 hours. plants transplanted to the field and foliar sprayed three times (growth stage, flowering and fruit set stages) with amino acids and se. after exposed plants to autumn chilling, fruits harvested during calix and fruit color change from green to orange stage, and plant height, yield and the quality characteristics of the fruit including carotenoid content, membrane stability index, titratable acidity, phenolic compounds and antioxidant activity were evaluated.results: the results showed that low temperature stress significantly decreased fruit yield, carotenoids content and membrane stability index (msi), and increased titratable acidity, phenols and flavonoids content and phenylalanine ammonia-lyase (pal), superoxide dismutase (sod), peroxidase (pod) and catalase (cat) activities. foliar spray of physalis plants with phe, cys and se under cold stress significantly increased plant height, fruit yield, antioxidant enzymes activity, msi, carotenoids, phenolic compound and ta. the highest value of msi (38.46 and 36.1) was obtained in fruit of plants treated with se 0.25 and 0.5 mg l-1 under low temperature condition. the maximum phenol content (8.08 and 7.83 mg l-1) of fruit was observed with application of phe 0.75 mm and cys 0.25 mm in plants exposed to cold stress. also, the highest antioxidant capacity was obtained in plant fruits treated with phe 0.75 and 1.5 mm (60.8%), cys 0.25 mm (60.26%) and se 0.5 mg l-1, respectively under low temperature condition, and the lowest antioxidant capacity (50.5%) was observed in control plant fruits.conclusion: the results of research showed that the foliar application of phe, cys or se treatments, especially the levels of phe 0.75 and 1.5 mm and se 0.5 mg l-1 during seedling and field growing periods caused a significant increase in fruit yield, also increased the activity of antioxidant enzymes, phenolic compounds and the membrane stability index of fruits exposed to autumn cold and led to improvement of fruit quality.