effect of light and water deficiency on growth and concentration of various primary and secondary metabolites of aloe veral

The effects of abiotic stresses on medicinal plants metabolism are well known, but how plants respond to the interaction of these stressors is little understood. therefore, the current experiment was aimed to investigate changes in growth and concentration of various primary and secondary metabolites of a. vera grown under water deficit and different light intensity conditions. a split-plot in time research was laid out in a randomized complete block design with four replications in a research greenhouse. the factorial combination of four irrigation regimes (irrigation after depleting 20, 40, 60, and 80% of soil water content) and three light intensities (50, 75, and 100% of sunlight) were considered as the main factors. sampling time was considered as sub factor. the results showed that the highest leaf, gel, and peel fresh weights were observed when the plants were subjected to low light intensity and irrigation was done after depleting 20% soil water moisture. plants developed under full sunlight produced more pups (4.30, 3, and 3.75 per plant, 90, 180, and 270 days, respectively) and leaves (14.25, 18, and 21.25 per plant, 90, 180 and 270 days, respectively) and showed the higher fresh (165.75 g per plant) and dry root (37.60 g per plant) weight. these traits decreased with increasing water deficit severity during all the sampling times. glucose (79.30 mg g^ − 1dw, 270 days), fructose (233.50 mg g^− 1 dw, 270 days), aloin (27.68%, 90 days), proline (2.07 mg g^-1 fw, 90 days) and phosphoenolpyruvate carboxylase (pep-case) (0.463 mmol nadh g^-1 protein min^-1, 90 days) increased with increasing light intensity and water deficit severity during all the sampling times. although high light intensity and water deficit led to yield and growth reduction, concentration of various primary and secondary metabolites increased. the results suggest that reduction in light intensity mitigates adverse effects of water deficit by inducing primary and secondary metabolites changes. it can be considered as an acclimation mechanism under water deficit conditions to avoid yield loss in a. vera production.

تاثیر نور و تنش کم‌آبی روی رشد و غلظت متابولیت‌های اولیه و ثانویه گیاه صبر‌زرد (Aloe vera L.)

مطالعات زیادی در زمینه‌ی تاثیر تنش‌های غیرزنده روی متابولیسم گیاهان دارویی انجام گرفته، اما در مورد چگونگی واکنش گیاهان نسبت به اثرات متقابل بین تنش‌ها، مطالعات محدودی صورت گرفته است. بنابراین، هدف از این مطالعه ارزیابی رشد و تغییرات در غلظت متابولیت‌های اولیه و تانویه‌ی گیاه صبر زرد رشد یافته تحت تنش کم‌آبی و شدت‌های مختلف تابش نور می‌باشد. بدین منظور، یک آزمایش اسپلیت پلات در زمان در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار در گلخانه تحقیقاتی اجرا گردید. ترکیب فاکتوریل شامل چهار رژیم آبیاری (آبیاری پس از تخلیه‌ی 20، 40، 60 و 80 درصد محتوی رطوبت خاک) و سه سطح تابش نور (50، 75 و 100 درصد شدت تابش نور خورشید) به عنوان فاکتورهای اصلی و زمان‌های مختلف برداشت به عنوان فاکتور فرعی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار وزن تر برگ، ژل و پوست برگ زمانی که گیاهان تحت شدت نور پایین و آبیاری پس از تخلیه‌ی 20 درصد رطوبت صورت قرار گرفتند، بدست آمد. گیاهان رشدیافته تحت شدت نور کامل بیشترین تعداد پاجوش (30/4، 3 و 75/3 عدد در هر بوته به ترتیب 90، 180 و 270 روز پس از اعمال تیمارها) و برگ‌ها (25/14، 18 و 25/21 عدد در بوته، به ترتیب 90، 180 و 270 روز پس از اعمال تیمارها) و همچنین بیشترین وزن تر ریشه ( 75/165 گرم در بوته) و وزن خشک ریشه (60/37 گرم در بوته) را تولید نمودند که این صفات با افزایش شدت تنش کم‌آبی در همه‌ی مراحل رشد کاهش پیدا نمود. میزان گلوکز (30/79 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک، 270 روز)، فروکتوز (50/235 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک، 270 روز)، آلوئین (68/27 درصد، 90 روز)، پرولین (07/2 میلی‌گرم در وزن خشک، 90 روز) و فسفواینول پیروات کربوکسیلاز (463/0 میلی‌مول NADH بر گرم پروتئین در دقیقه، 90 روز) با افزایش شدت نور و تنش کم آبی در همه مراحل رشد افزایش پیدا کرد. اگر چه افزایش شدت تابش نور و تنش کم‌آبی منجر به کاهش رشد و عملکرد شد، اما میزان متابولیت‌های اولیه و تانویه افزایش پیدا نمود. نتایج نشان داد که کاهش شدت تابش نور، اثرات تنش کم آبی را با تغییرات در سنتز متابولیت‌های اولیه و تانویه افزایش داد. این می‌تواند به عنوان یک مکانیسم سازگاری تحت شرایط کم‌آبی به منظور جلوگیری از کاهش عملکرد در گیاه صبر زرد در نظر گرفته شود.