افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانی و متابولیت‌های ثانویه تحت تیمار با لامپ‌های LED در دو ژنوتیپ .Melissa officinalis L

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد، ج. ا. ایران

2 گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد، ج. ا. ایران و گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم و پژوهشکده بیوتکنولوژی، دانشگاه شهرکرد، ج. ا. ایران

3 گروه تولید و‌ ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ج. ا. ایران

10.22099/iar.2023.48567.1560

چکیده

چکیده - نوآوری دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) فرصت جدیدی را برای رشد گیاهان در محیط های کنترل شده فراهم کرده است. در مطالعه حاضر، گیاهچه-های دو ژنوتیپ بادرنجبویه به مدت 7 هفته در انکوباتور حاوی لامپ های LED قرمز، آبی، قرمز + آبی (نسبت 70:30) و سفید با شدت نور 300 میکرومول بر مترمربع بر ثانیه و با چرخه نور 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی و دمای 2±25 درجه سانتیگراد قرار داده شد و برای مقایسه با این شرایط، تعدادی گیاهچه از هر دو ژنوتیپ در گلخانه قرار داده شد. گیاهچه های قرار داده شده در انکوباتور با لامپ های LED قرمز + آبی دارای فعالیت بالاتر آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان (کاتالاز، گایاکول پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز)، فعالیت بیشتر آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز(PAL) ، مقادیر بیشتر ترکیبات فنلی، و ماده موثره ارزشمند رزمارینیک اسید (در ژنوتیپ ایلام) نسبت به گیاهچه های کاشته شده در گلخانه بودند. هرچند در ژنوتیپ اصفهان تفاوت معنی‌دار در میزان رزمارینیک اسید فقط بین نور سفید LED با سایر نورهای LED و گلخانه‌ای مشاهده شد. در مجموع، با توجه به نتایج مطالعه حاضر می توان به استفاده از منابع نور LED برای بهبود رشد و خواص کمی و کیفی گیاه دارویی بادرنجبویه (Melissa officinalis)  و همچنین ایجاد گیاهان باکیفیت بالای این گونه امیدوار بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Aebi, H. 1984. Catalase in vitro. Methods in Enzymology, 105, 121-126.
doi: 10.1016/s0076-6879(84)05016-3
Ahmadi, T., Shabani, L. & Sabzalian, M. R. (2020). LED light mediates phenolic accumulation and enhances antioxidant activity in Melissa officinalis L. under drought stress condition. Protoplamsma, 257(4), 1231-1242. DOI :10.1007/s00709-020-01501-4
Ahmadi, T., Shabani, L. & Sabzalian, M. R. (2021). LED light sources improved the essential oil components and antioxidant activity of two genotypes of lemon balm (Melissa ofcinalis L.). Botanical Studies, 62, 9.
https://doi.org/10.1186/s40529-021-00316-7
Attridge, T. H. and Smith, H., 1967. A phytochrome-mediated increase in the level of phenylalanine ammonia-lyase in the terminal buds of Pisum sativum. Biochimistry and Biophysics Acta (BBA). 148, 805–807. https://doi.org/10.1016/0304-4165(67)90056-6
Beyer Jr, W. F. & Fridovich, I. (1987). Assaying for superoxide dismutase activity, some large consequences of minor changes in conditions. Analytical Biochemistry, 161, 559-566. https://doi.org/10.1016/0003-2697(87)90489-1
Bian, Zh., Lu, Ch., Grundy, S. & Lu, C. (2018). Uncovering LED light effects on plant growth: New angles and perspectives LED light for improving plant growth, nutrition and energy-use efficiency. Acta Horticulturae, 1227, 491-498.  DOI: 10.17660/ActaHortic.2018.1227.62
Camm, E. & Towers, N. (1973). Phenylalanine ammonia lyase. Phytochemistry, 12: 961-973. https://doi.org/10.1016/0031-9422(73)85001-0
Carmagnol, F., Sinet, P. M., Rapin, J. and Jerome, H. 1981. Glutathione-S-transferase of human red blood cells; assay, values in normal subjects and in two pathological circumstances: hyperbilirubinemia and impaired renal function. Clinica Chimica Acta, 117(2): 209-217. https://doi.org/10.1016/0009-8981(81)90040-1
Close, D.C., McArthur, C. 2002. Rethinking the role of many plant phenolics – protection from photodamage not herbivores? OIKOS 99: 166–172. DOI: 10.1034/j.1600-0706.2002.990117.x
Durst, F. and Mohr, H. (1966). Half-life of phytochrome-induced phenylalanine deaminase in mustard seedlings (Sinapis alba L.).  Nuturwissenschaften 53, 707.
DOI: 10.1007/BF00602735
Foyer, C. H. and Halliwell, B. (1976). The presence of glutathione and glutathione reductase in chloroplasts: a proposed role in ascorbic acid metabolism. Planta, 133, 21-25.
Goins, G. D., Yorio, N. C., Sanwo, M. M., & Brown, C. S. (1997). Photomorphogenesis, photosynthesis, and seed yield of wheat plants grown under red light-emitting diodes (LEDs) with and without supplemental blue lighting, Journal of Experimental Botany, 48, 1407-1413. DOI: 10.1093/jxb/48.7.1407
Heydarizadeh, P., Zahedi, M. & Sabzalian, M. R. (2013). The effect of LED light on plant performance, essential oil percentage and antioxidant enzyme activity in peppermint (Mentha piperita). Plant Process and Function, 3(8), 13-24. (In Persian). .
Iwai, M., Ohta, M., Tsuchiya, H. and Suzuki, T. (2010). Enhanced accumulation of caffeic acid, rosmarinic acid and luteolin-glucoside in red perilla cultivated under red diode laser and blue LED illumination followed by UV-A irradiation. Journal of Functional Foods 2, 66-70.
Jung, E., Lee, S., Lim, S-H., Ha, S-H., Liu, K-H. and Lee, Ch. (2013). Metabolite profiling of the short-term responses of rice leaves (Oryza sativa cv. Ilmi) cultivated under different LED lights and its correlations with antioxidant activities. Plant Science, 210, 61-69.
Kang, B., Grancher, N., Koyffman, V., Lardemer, D., Burney, S., & Ahmed, M. (2008). Multiple interactions between cryptochrome and phototropin blue-light signaling pathways in Arabidopsis thaliana. Planta, 227, 1091-1099.
doi: 10.1007/s00425-007-0683-z.
Klimek‑Szczykutowicz, M., Porkopiuk, B., Dziurka, K., PAwLowska, B., Ekiert, H. & Szopa, A. (2022). The infuence of diferent wavelengths of LED light on the production of glucosinolates and phenolic compounds and the antioxidant potential in in vitro cultures of Nasturtium ofcinale (watercress). Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 149, 113-122. https://doi.org/10.1007/s11240-021-02148-6
Lee, N. Y., Lee, M.J., Kim, Y.K., Park, J.C., Park, H.K., Choi. J.S., Hyun. J.N., Kim, K.J., Park K.H., Ko. J.K. & Kim, J.G. (2010). Effect of light emitting diode radiation on antioxidant activity of barley leaf. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, 53, 685-690.
 DOI: 10.3839/jksabc.2010.104
Li, H., Tang, C. & Xu, Z.. (2013). Effects of different light sources on the growth of non-heading chinese cabbage. Journal of Agricultural Science, 4, 262-273. DOI: 10.5539/jas.v4n4p262
Lin, C. C. & Kao, C. H. (1999). NaCl induced changes in ionically bound peroxidase activity in roots of rice seedlings. Plant and Soil, 216, 147-153. https://doi.org/10.1023/A:1004714506156
Marchant, M.J., Molina, P., Montecinos, M., Guzmán, L., Balada, C.  &Castro, M. (2022). Effects of LED light spectra on the development, phytochemical profile, and antioxidant activity of Curcuma longa from Easter Island. Plants 11, 2701.
Morrison, T.A., Kessler, J.R., Hatfield, R.D. & Buxton, D.R, (1994) Activity of two lignin biosynthesis enzymes during development of a maize internode. Journal of the Science of Food and Agriculture, 65(2), 133-139.
Nakano, Y. & Asada, P. (1987). Purification of ascorbate peroxidase in spinach chloroplasts its inactivation in ascorbate-depleted medium and reactivation by monodehydroascorbate radical. Plant Cell Physiology, 28, 131-140.
Öztürk, M., Duru, M.E., İnce, B., Harmandar, M. & Topçu, G (2010). A new rapid spectrophotometric method to determine the rosmarinic acid level in plant extracts. Food Chemistry, 123(4), 1352-1356. DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.06.021
Pennisi, G., Blasioli, S., Cellini, A., Maia, L., Crepaldi, A., Braschi, I., Spinelli, F., Nicola, S., Fernandez, J. A. & Stanghellini, C.. (2019). Unraveling the role of red:blue LED lights on resource use efficiency and nutritional properties of indoor grown sweet basil. Frontiers in Plant Science, 10, 305.
Sabzalian, M. R., Heydarizadeh, P., Zahedi, M., Boroomand, A., Agharokh, M., Sahba, MR. & Schoefs, B. (2014). High performance of vegetables, flowers and medicinal plants in a red–blue LED incubator for indoor plant production. Agronomy for Sustainable Development, 34, 879–886.  https://doi.org/10.1007/s13593-014-0209-6
Schopfer, P. & Mohr, H. (1972). Phytochrome-mediated induction of phenylalanine ammonia-lyase in mustard seedlings: a contribution to eliminate some misconceptions. Plant Physiology, 48, 8-15. doi: 10.1104/pp.49.1.8
Schuerger, A. C., Brown, C. S., & Styjewski, E .C. (1997). Anatomical features of pepper plants (Capsicum annuum L.) grown under red light-emitting diodes supplemented with blue or far-red light. Annual Botany, 79, 273-282. DOI 10.1006/anbo.1996.0341
Shohael, A. M., Ali, M. B., Yu, K. W., Hahn, E. J., Islam, R. & Paek, K.Y. (2006). Effect of light on oxidative stress, secondary metabolites and induction of antioxidant enzymes in Eleutherococcus senticosus somatic embryos in bioreactor. Process Biochemistry, 41, 1179-1185. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2005.12.015
Singleton, V. & Rossi, J. A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture, 16(3), 144-158.
DOI: 10.5344/ajev.1965.16.3.144
Son, K-H. & Oh, M-M. (2015). Growth, photosynthetic and antioxidant parameters of two lettuce cultivars as affected by red, green, and blue light-emitting diodes. Horticulture, Environment, and Biotechnology, 56, 639-653.
https://doi.org/10.1007/s13580-015-1064-3
Taulavuori K., Hyöky V., Oksanen J., Taulavuori E. & Julkunen-Tiitto R. (2016). Species specific differences in synthesis of flavonoids and phenolic acids under increasing periods of enhanced blue light. Environmental and Experimental Botany, 121, 145-150. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2015.04.002