| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 2,853 |
| تعداد مقالات | 32,367 |
| تعداد مشاهده مقاله | 41,472,051 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 18,668,667 |
ارزیابی ارتباط محتوای ربودیوزاید-A و استویوزاید با صفات رشدی، عملکردی و خصوصیات ریشه گیاه استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) تحت تنش خشکی | ||
| تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران | ||
| مقاله 12، دوره 40، شماره 3 - شماره پیاپی 121، مهر 1403، صفحه 596-616 اصل مقاله (1.25 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijmapr.2024.365043.3428 | ||
| نویسندگان | ||
| علی قادری1؛ محمد مقدم* 2؛ شهرام رضوان3 | ||
| 1گروه علوم باغبانی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران | ||
| 2گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران | ||
| 3مرکز تحقیقات تولید و فن‌آوری داروهای گیاهی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: تحقیقات در زمینه ارتباط بین ویژگی‌های ریشه و محتوای گلیکوزیدهای استویول در ژنوتیپ‌های استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) تحت سطوح مختلف تنش خشکی بسیار اندک است. ازاینرو، این پژوهش با هدف ارزیابی ارتباط خصوصیات ریشه با محتوای دو گلیکوزید ربودیوزاید-A و استویوزاید در دو ژنوتیپ استویا تحت تنش خشکی اجرا شد. مواد و روشها: در این پژوهش ارزیابی ارتباط ویژگی‌های ریشه و صفات عملکردی با محتوای دو گلیکوزید ربودیوزاید-A و استویوزاید در دو ژنوتیپ استویا (چینی و هندی) در شرایط هیدروپونیک با هفت سطح خشکی (صفر، 2-، 4-، 6-، 8-، 10- و 12- بار با استفاده از پلیاتیلن گلیکول 6000) در سال 1402 به‌صورت دو آزمایش کاملاً تصادفی در سه تکرار بررسی گردید. بهمنظور اجرای آزمایش، گلدان‌هایی با مخلوط پومیس و پرلیت (به نسبت یک به یک) پر و تعداد سه نشاء یکدست در اوایل اردیبهشت‌ماه کشت شدند. در طول آزمایش، تغذیه و اعمال تنش خشکی با استفاده از محلول هوگلند انجام شد. تمامی گلدان‌ها تا قبل از تثبیت گیاهچهها با آب مقطر آبیاری شدند. بعد از اطمینان از تثبیت گیاهچهها، اعمال تیمارهای خشکی با آبیاری سه روز یکبار با 400 میلیلیتر محلول هوگلند با ظرفیت اسمزی متفاوت براساس تیمارهای طراحی شده انجام گردید. پس از گذشت 65 روز از کاشت، تمامی گیاهان داخل گلدان‌ها به‌طور کامل خارج شده و اندام‌های هوایی و زیرزمینی جدا شدند تا ویژگی‌های مورد نظر اندازه‌گیری شود. اندازه‌گیری گلیکوزیدهای استویول بهوسیله کروماتوگرافی مایع با فشار بالا (HPLC) با ستون C18 و دتکتور UV-Vis در طول موج 202 نانومتر انجام شد. در نهایت نتایج مربوط به هر ژنوتیپ جداگانه آنالیز و ارائه گردید. نتایج: براساس نتایج صفات عملکردی و رشدی ازجمله ارتفاع بوته، تعداد برگ، وزن تر برگ، عملکرد برگ و عملکرد بیوماس کل تحت تأثیر تنش خشکی در هر دو ژنوتیپ تفاوت معنی‌داری داشتند و تمامی صفات ذکر شده در اثر تنش کاهش نشان دادند. میزان کاهش صفات عملکرد برگ در سطح 12- بار در مقایسه با شاهد به‌ترتیب در ژنوتیپ چینی و هندی 59.84% و 87.9% و عملکرد بیوماس کل 52.51% و 64.19% بهدست آمد. از نظر عملکرد برگ در سطح بدون تنش خشکی، ژنوتیپ هندی دارای میانگین بالاتری بود، در حالی که در سطوح بالاتر تنش خشکی (بیشتر از 8- بار)، ژنوتیپ چینی عملکرد بالاتری را نشان داد. می‌توان نتیجهگیری کرد که ژنوتیپ چینی در سطوح بالاتر تنش، تحمل بیشتری از نظر عملکرد برگ از ژنوتیپ هندی دارد. براساس نتایج بیشترین میانگین صفات مرتبط با ریشه ازجمله وزن تر و خشک، حجم، طول و چگالی در ژنوتیپ چینی در سطح 4- بار و در ژنوتیپ هندی در 2- بار مشاهده شدند. در هر دو ژنوتیپ تنش جزئی خشکی (2- بار) منجر به افزایش میانگین استویوزاید و ربودیوزاید-A در مقایسه با تیمار بدون تنش شد، به‌طوری که بالاترین محتوای ربودیوزاید-A و استویوزاید در همین سطح تنش در ژنوتیپ چینی و هندی (به‌ترتیب 2.58 و 2.58 درصد و 7.8 و 5.96 درصد) بدست آمد. براساس نتایج رگرسیون گام به گام سطح ریشه و وزن تر برگ و عملکرد بیوماس کل از صفات اثرگذار در افزایش محتوای مجموع ربودیوزاید-A و استویوزاید بودند. نتیجهگیری: براساس نتایج، تنش خشکی شدید منجر به کاهش صفات رشدی، عملکردی، ویژگی‌های ریشه و محتوا و عملکرد دو گلیکوزید مورد بررسی شد. محتوای این دو گلیکوزید به‌عنوان متابولیت اصلی در گیاه استویا در سطح تنش خشکی جزئی (2- بار) بیشترین سنتز را داشتند که می‌توان استنباط کرد که به‌عنوان متابولیتهای تأثیرگذار در ایجاد تحمل به تنش ایفای نقش میکنند. بیشترین مقاومت در برابر تنش خشکی در ژنوتیپ چینی مشاهده شد، به‌طوری که در برخی از موارد عملکرد و محتوای مجموع ربودیوزاید-A و استویوزاید در این ژنوتیپ بیشتر از ژنوتیپ هندی بود. در مجموع، این مطالعه نشان می‌دهد که تنش خشکی شدید به‌طور مستقیم بر عملکرد و محتوای گلیکوزیدهای ربودیوزاید-A و استویوزاید در گیاه استویا تأثیر کاهنده دارد و برخی از صفات مرتبط با ریشه و صفات عملکردی می‌توانند به‌عنوان نشانگرهای مناسب برای تحمل به تنش خشکی در این گیاه استفاده شوند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| استویا؛ استویوزاید؛ پلیاتیلن گلیکول؛ تنش خشکی؛ ربودیوزاید؛ سطح ریشه | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Assessment of the Relationship between Rebaudioside-A and Stevioside Content and Growth, Yield, and Root Characteristics of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under Drought Stress | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ali Ghaderi1؛ Mohammad Moghaddam2؛ Shahram Rezvan3 | ||
| 1Department of Horticultural, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran | ||
| 2Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad,Iran | ||
| 3Production and Technology of Herbal Medicines Research Center, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objective: Limited research exists on the relationship between different root structures and the content of steviol glycosides in various genotypes of the Stevia plant (Stevia rebaudiana Bertoni) under varying levels of drought stress. This study aimed to assess the relationship between root characteristics and the content of Rebaudioside-A (Reb-A) and Stevioside (Stev) in two Stevia genotypes under drought stress. Methodology: This study evaluated the relationship between root attributes, yield characteristics, and the content of Reb-A and Stev in two Stevia genotypes (Chinese and Indian) under hydroponic conditions. Seven drought levels (-2, -4, -6, -8, -10, and -12 bars using polyethylene glycol 6000) were applied in 2023. The experiment consisted of two completely randomized design trials with three replications each. To begin the experiment, pots filled with a 1:1 ratio of vermiculite and perlite were prepared, and three uniform seedlings were planted in early April. Throughout the growth period and the application of drought stress using Hoagland solution, all pots were initially irrigated with distilled water until the establishment of plants. Once plant establishment was ensured, drought treatments were administered by irrigating once every three days with 400 mL of Hoagland solution with varying osmotic potentials based on the designated treatments. After 65 days from planting, all plants were carefully removed from the pots, and their aboveground and underground parts were separated to measure the desired traits. Steviol glycosides were quantified using high-performance liquid chromatography (HPLC) with two C18 columns and a UV-Vis detector at a wavelength of 202 nm. Finally, the results pertaining to each genotype were analyzed and presented separately. Results: The results indicated that both genotypes experienced significant reductions in yield and growth characteristics, including plant height, leaf number, leaf fresh weight, leaf yield, and total biomass yield, under drought stress conditions. Compared to the control, all mentioned traits decreased notably under stress. At the -12 bar level, the reduction in leaf yield traits was 59.84% and 87.9% in the Chinese and Indian genotypes, respectively, while total biomass yield decreased by 52.51% and 64.19%, respectively. The Indian genotype exhibited a higher average leaf yield at non-drought stress levels, whereas the Chinese genotype showed a higher yield at higher drought stress levels (beyond -8 bars). This suggests that the Chinese genotype displays greater tolerance in terms of leaf yield under higher stress levels compared to the Indian genotype. Root-related traits, including fresh and dry weight, volume, length, and density, showed the highest averages in the Chinese genotype at the -4 bar level and in the Indian genotype at the -2 bar level. In both genotypes, partial drought stress (-2 bars) resulted in increased average content of Stev when compared to the non-stress treatment, with the highest content of Reb-A and Stev observed at this stress level in both the Chinese and Indian genotypes (2.58% and 2.58%, respectively, and 7.8% and 5.96%, respectively). According to the stepwise regression results, root area, leaf fresh weight, and total biomass yield were identified as influential traits in increasing the combined content of Reb-A and Stev. Conclusion: Based on the findings, severe drought stress resulted in a decline in growth and yield traits, root characteristics, and the content and yield of the combined Reb-A and Stev. The synthesis of these two glycosides as metabolites in Stevia plants peaked at the partial drought stress level (-2 bars), highlighting their pivotal role as influential metabolites in imparting stress tolerance. The Chinese genotype exhibited the highest resistance to drought stress, displaying superior yield and content of combined Reb-A and Stev compared to the Indian genotype in certain instances. Overall, this study illustrates that severe drought stress directly diminishes the yield and content of Reb-A and Stev in Stevia plants. In contrast, certain root-related and yield traits can serve as reliable indicators of drought tolerance in this plant. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Stevia, stevioside, polyethylene glycol, drought stress, rebaudioside, root area | ||
| مراجع | ||
|
- Afshari, F., Nakhaei, F., Mosavi, S. and Seghatoleslami, M., 2022. Physiological and biochemical responses of Stevia rebaudiana Bertoni to nutri-priming and foliar nutrition under water supply restrictions. Industrial Crops and Products, 176: 114399. - Aghighi Shahverdi, M., Omidi, H. and Tabatabaei, S.J., 2018a. Effect of foliar application of selenium, boron and iron on some physiological traits and glycosides of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under salinity stress. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 33(6): 1017-1033. - Aghighi Shahverdi, M.A., Omidi, H. and Tabatabaei, S.J., 2018b. Plant growth and steviol glycosides as affected by foliar application of selenium, boron, and iron under NaCl stress in Stevia rebaudiana Bertoni. Industrial Crops and Products, 125: 408-415. - Aghighi Shahverdi, M.A., Omidi, H. and Tabatabaei, S.J., 2019. Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) responses to NaCl stress: Growth, photosynthetic pigments, diterpene glycosides and ion content in root and shoot. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 18: 355-360. - Aghighi Shahverdi, M.A., Omidi, H. and Damalas, C.A., 2020. Foliar fertilization with micronutrients improves Stevia rebaudiana tolerance to salinity stress by improving root characteristics. Brazilian Journal of Botany, 43: 55-65. - Ahmad, N., Rab, A., Sajid, M., Ahmad, N., Fazal, H., Ali, M. and Egertsdotter, U., 2021. Sucrose-dependent production of biomass and low-caloric steviol glycosides in adventitious root cultures of Stevia rebaudiana (Bert.). Industrial Crops and Products, 164: 113382. - Akhavan, S., Shabanpour, M. and Esfahani, M., 2012. Soil Compaction and texture effects on the growth of roots and shoots of wheat. Water and Soil, 26: 12-18. - Biswas, P., Kumari, A., Modi, A. and Kumar, N., 2024. Improvement and regulation of steviol glycoside biosynthesis in Stevia rebaudiana Bertoni. Gene, 891: 147809. - De Andrade, M.V., Lucho, S.R., do Amaral, M.N., Braga, E.J., Ribeiro, P.R. and de Castro, R.D., 2023. Long-day photoperiodic requirements for steviol glycosides and gibberellins biosynthesis and bio-sweetener levels optimization in Stevia rebaudiana Bertoni. Industrial Crops and Products, 204: 117363. - Ganjali, A., Kafi, M., Bagheri, A. and Ahmadi, F.S., 2003. Allometric relationships for root and shoot characteristics of chickpea seedlings (Cicer arietinum L.). Journal of Agriculture Sciences and Technology, 18: 67-80. - Gorzi, A., Omidi, H. and Bostani, A., 2017. Morpho-physiological responses of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) to various priming treatments under drought stress. Applied Ecology and Environmental Research, 16: 4753-4771. - Gorzi, A.R., Omidi, H. and Bostani, A., 2020. Effects of chemical treatments (iron, zinc and salicylic acid) and soil water potential on steviol glycosides of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni.). Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 39: 297-311. - Karimi, M., Ahmadi, A., Hashemi, J., Abbasi, A., Tavarini, S., Guglielminetti, L. and Angelini, L.G., 2015. The effect of soil moisture depletion on stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) grown in greenhouse conditions: Growth, steviol glycosides content, soluble sugars and total antioxidant capacity. Scientia Horticulturae, 183: 93-99. - Karimi, M., Ahmadi, A., Hashemi, J., Abbasi, A., Tavarini, S., Pompeiano, A., Guglielminetti, L. and Angelini, L., 2019. Plant growth retardants (PGRs) affect growth and secondary metabolite biosynthesis in Stevia rebaudiana Bertoni under drought stress. South African Journal of Botany, 121: 394-401. - Kou, X., Han, W. and Kang, J., 2022. Responses of root system architecture to water stress at multiple levels: A meta-analysis of trials under controlled conditions. Frontiers in Plant Science, 13: 1085409. - Lahijanian, S., Eskandari, M., Akhbarfar, G., Azizi, I., Afazel, M. and Ghobadi, C., 2023. Morphological, physiological and antioxidant response of Stevia rebaudiana under in vitro agar induced drought stress. Journal of Agriculture and Food Research, 11: 100495. - Libik-Konieczny, M., Michalec-Warzecha, Ż., Dziurka, M., Zastawny, O., Konieczny, R., Rozpądek, P. and Pistelli, L., 2020. Steviol glycosides profile in Stevia rebaudiana Bertoni hairy roots cultured under oxidative stress-inducing conditions. Applied Microbiology and Biotechnology, 104: 5929-5941. - Ma, Y., Dias, M.C. and Freitas, H., 2020. Drought and salinity stress responses and microbe-induced tolerance in plants. Frontiers in Plant Science, 11: 591911. - Mahdavi Khorami, A., Masoud Sinaki, J., Amini Dehaghi, M., Rezvan, S. and Damavandi, A., 2020. Sesame (Sesame indicum L.) biochemical and physiological responses as affected by applying chemical, biological, and nano-fertilizers in field water stress conditions. Journal of Plant Nutrition, 43: 456-475. - Pordel, R., Esfahani, M., Kafi, M. and Nezami, A., 2015. Response of Stevia rebaudiana Bertoni root system to waterlogging and terminal drought stress. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences, 6: 238-247 - Pradhan, N., Singh, P., Dwivedi, P. and Pandey, D.K., 2020. Evaluation of sodium nitroprusside and putrescine on polyethylene glycol induced drought stress in Stevia rebaudiana Bertoni under in vitro condition. Industrial Crops and Products, 154: 112754. - Schiatti-Sisó, I.P., Quintana, S.E. and García-Zapateiro, L.A., 2023. Stevia (Stevia rebaudiana) as a common sugar substitute and its application in food matrices: an updated review. Journal of Food Science and Technology, 60: 1483-1492. - Sheikhalipour, M., Gohari, G., Esmaielpour, B., Panahirad, S., Milani, M.H., Kulak, M. and Janda, T., 2023. Melatonin and TiO2 application-induced changes in growth, photosynthesis, antioxidant enzymes activities and secondary metabolites in stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under drought stress conditions. Journal of Plant Growth Regulation, 42: 2023-2040. - Sofi, P., Rehman, K., Gull, M., Kumari, J., Djanaguiraman, M. and Prasad, P., 2021. Integrating root architecture and physiological approaches for improving drought tolerance in common bean (Phaseolus vulgaris L.). Plant Physiology Reports, 26: 4-22. - Tardieu, F., 2022. Different avenues for progress apply to drought tolerance, water use efficiency and yield in dry areas. Current Opinion in Biotechnology, 73: 128-134. - Wang, Y., Luo, X., Chen, L., Mustapha, A.T., Yu, X., Zhou, C. and Okonkwo, C.E., 2023. Natural and low‐caloric rebaudioside A as a substitute for dietary sugars: A comprehensive review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 22: 615-642. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 205 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 123 |
||