مطالعه اثر برخی محرک های غیرزیستی بر خصوصیات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی کارلا

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 مربی پژوهشی دانشگاه زابل و دانشآموخته دکتری فیزیولوژی و اصلاح گیاهان دارویی، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، ایران

2 استادیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، ایران

3 استادیار گروه علوم بیوتکنولوژی، پژوهشکده زیست فناوری، دانشگاه زنجان، ایران،

4 استادیار گروه فارماکگنوزی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی زنجان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: گیاه دارویی کارلا (Momordica Charantia L.) یک سبزی گرمسیری با ارزش غذایی و دارویی بالاست. این گیاه متعلق به خانواده کدوئیان و دارای خاصیت ضددیابتی ارزشمند است. کاربرد محرک‌ها در راستای تولید فرآورده‌های بیولوژیکی سازگار با محیط زیست و در پیوند با کشاورزی نوین می‌تواند سبب افزایش رشد کیفی و کمی گیاهان و کاهش اثرات تنش‌های محیطی بر آن‌ها شود. این تحقیق با هدف بررسی اثرات تهییج با محرک‌های غیر‌زیستی بر خصوصیات کارلا واریته Hybrid Baby Doll صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: تحقیق حاضر به‌صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. در این آزمایش اثر ساده محرک‌های غیرزیستی براسینواستروئید (1/0، 5/0 و 1 میلی‌مولار)، کاراگینان (200، 400 و 600 میلی‌گرم بر لیتر)، اترل (100، 300 و 600 میکرومولار) و شاهد (عدم تهییج با محرک) بر کارلایHybrid Baby Doll به تعداد 30 واحد آزمایشی در محیط کشت MS جامد محتوی 3 درصد ساکارز مورد بررسی قرار گرفت. گیاهچه‌ها پس از طی دوره رشدی یک ماهه در مرحله 4 تا 6 برگی به گلخانه اتوماتیک دانشگاه زنجان انتقال یافت. تأثیر این ترکیبات بر خصوصیات مورفولوژیکی (طول برگ، عرض برگ، سطح برگ، طول و قطر میوه، وزن تر و خشک میوه و عملکرد بوته) و فیتوشیمیایی (محتوای فنل کل، فلاونوئید کل، فعالیت آنتی‌اکسیدانی، رنگیزه‌های فتوسنتزی و متابولیت‌های ضددیابت موموردیسین و کارانتین) کارلا ارزیابی شد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس داده‌ها حاکی از وجود اختلاف آماری معنی‌دار (p˂0.05) بین تیمارهای آزمایش بر صفات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی کارلا بود. در این مطالعه بیشترین سطح برگ (52/72 سانتی‌متر)، کلروفیل کل (9/28 میلی‌گرم/ گرم بافت تازه) و فلاونوئید کل (99/4 میلی‌گرم کوئرستین/ گرم وزن خشک) از گیاهان تهییج‌شده با اترل سنجش شد. بیشترین طول میوه (4/35 میلی‌متر)، کارتنوئید (8/1 میلی‌گرم/ گرم بافت تازه)، فنل کل (17/35 میلی‌گرم گالیک اسید/ گرم ماده خشک)، فعالیت آنتی‌اکسیدانی (31/79 درصد) و موموردیسین (64/22 میکروگرم/ گرم ماده خشک) از گیاهان تهییج ‌شده با کاراگینان حاصل شد. بیشترین وزن تر میوه (95/23 گرم)، عملکرد میوه (1305 گرم) و کارانتین (38/58 میکروگرم/ گرم ماده خشک) از گیاهان تهییج‌شده با براسینواستروئید حاصل شد.
نتیجه‌گیری: نتایج آزمایش ما حاکی از آن بود که تهییج با اترل منجر به افزایش پارامترهای مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی نظیر سطح برگ، طول میوه، کلروفیل b، کلروفیل کل و فلاونوئید گردید. در‌حالی‌که که بیشترین میزان عملکرد و تجمع متابولیت کارانتین از تیمار تهییج با براسینواستروئید حاصل شد. محرک کاراگینان نیز بر میزان فنل کل، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و متابولیت ثانویه موموردیسین بیش از سایر تیمارها موثر بود. تیمار تهییج با کاراگینان میزان متابولیت ثانویه موموردیسین را 182 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش داد و تیمار تهییج با براسینواستروئید میزان متابولیت ثانویه کارانتین را 60 درصد نسبت به شاهد افزایش داد که موید نقش موثر این محرک‌ها در افزایش مواد ضددیابت در این گیاه است. بنابر یافته‌های این تحقیق استفاده از ترکیبات محرک اترل، کاراگینان و براسینواستروئید، یک استراتژی مهم جهت تولید محصول کارلا با عملکرد مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی بالا محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of some abiotic elicitors effects on morphological and phytochemical traits of Karelā

نویسندگان [English]

  • Zeynab Mohkami 1
  • Mohsen Sanikhani 2
  • Azizollah Kheiry 2
  • Abbas Bahari 3
  • Mahdi Tavakolizadeh Esfahani 4
1 Research Instructor in University of Zabol and Graduated Ph.D. Student of Physiology and Breeding of Medicinal Plants, Dept. of Horticulture, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Iran
2 Assistant Prof., Dept. of Horticulture, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Iran
3 Assistant Prof., Dept. of Biotechnology, Institute of Biotechnology, University of Zanjan, Iran,
4 Assistant Prof., School of Pharmacy, Zanjan University of Medical Sciences, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Karelā (Momordica Charantia L.) is a tropical vegetable with high nutritional and medicinal value. This plant belongs to the cucurbitaceae family and has a valuable anti-diabetic effect. The use of elicitors in order to produce environmentally friendly biological products in conjunction with modern agriculture can increase the qualitative and quantitative growth of medicinal plants and reducing the effects of environmental stresses on these plants. This research was carried out to investigate the effects of abiotic elicitors, Ethrel, Carrageenan and Brassinosteroid, on traits of Karelā, Hybrid Baby Doll variety.
Materials and methods: This research was performed as factorial experiment based on a completely randomized design with three replications. This experiment included a simple study of the abiotic elicitors of brassinosteroid (0.1, 0.5, and 1 mM), carrageenan (200, 400, and 600 mg / L), Ethrel (100, 300, and 600 μM), and control (no elicitation) on Karelā, Hybrid Baby Doll variety. There were 30 experimental units in a solid MS medium containing 3 percentage sucrose. After a period of growth, at a stage of 4 to 6 leaves, seedlings were transferred to the greenhouse. The effect of these elicitors was evaluated on the morphological (leaf length, leaf width, leaf area, fruit length, fruit diameter, fresh and dry weight of fruit, and plant yield) and phytochemical traits (total phenol, total flavonoid, antioxidant activity, photosynthetic pigments, carotenoids, and antidiabetic secondary metabolites Momordicin and Charantin) of Karelā.
Results: The analysis of variance results showed that, there was a statistically significant difference (p˂0.05) between experimental treatments on morphological and phytochemical traits of Karelā. In this study, the highest leaf area (72.52 cm), total chlorophyll (28.9 mg / g FW), and total flavonoids (4.99 mg Q/ g DW) was measured from elicited plants with etherel. Maximum fruit length (35.4 mm), carotenoids (1.8 mg / g FW), total phenol (35.17 mg G / g DW), antioxidant activity (79/31 percent), and momordicin (22.64 μg / g DW) was obtained from elicited plants with carrageenan. The highest fresh weight of fruits (23.95 g), yield of fruits per plant (1305 g) and charantin content (58.38 μg / g DW) was obtained of elicited plants with brassinosteroid.
Conclusion: The results of our experiment showed that elicitation with etherel led to an increase in morphological and phytochemical traits including leaf area, fruit length, chlorophyll b, total chlorophyll, and total flavonoids. While the highest fruit yield, and Charantin accumulation was obtained from brassinosteroids stimulation treatment. Carrageenan was more effective on total phenol, antioxidant activity, and Momordicin than other treatments. Elicitation with carrageenan increased the amount of secondary metabolite of Momordicin by 182% compared to the control treatment and elicitation treatment with brassinosteroid increased the amount of secondary metabolite Charantin by 60% compared to the control, which confirms the effective role of these elicitors on increasing antidiabetic substances in this plant. According to the findings of this study, use of elicitor compounds such as etherel, carrageenan and brassinosteroid, is an important strategy to produce Karelā with high morphological and phytochemical yield.

کلیدواژه‌ها [English]

  • elicitor compounds
  • anti-diabetes
  • secondary metabolite
  • momordicin
  • charantin

مراجع

1.Abdul Momin, M., Nazrul Islam, Md. and Akand, H. 2007. Effect of growth regulators and fertilizer management practices on the flowering, fruit set and yield of bitter gourd (Momordica charantia L.). MS thesis, Department of horticulture and postharvest technology, Sher-E-Bangla agricultural university, Dhaka, Bangladesh. 
2.Agrarwal, M. and Kamal, R. 2013.In vitro clonal propagation and phytochemical analysis of Momordica charantia. Linn. J. Pharmacogn. Phytochem. 2: 1. 66-77.
3.Akter, P. and Rahman, M. 2013. Effect of foliar application of IAA and GA on sex expression, yield attributes and yield of bitter gourd (Momordica Charantia L.).J. Biol. Sci. 5: 1. 55-62.
4.Atta-Aly, M.A., Riad, G.S. Lacheene, Z. EL-S. and EL-Beltagy, A.S. 1999. Early Application of ethrel extends tomato fruit cell division and increases fruit size and yield with ripening delay. J. Plant Growth Regul. 18: 15-24.
5.Barati, M., Khamari, I. and Solouki, M. 2014. Investigation of the effect of mycorrhizal fungi and livestock manure on yield and yield components ofbitter melon (Momordica charantia L.).(pp. 1-7). In: International Conference on Sustainable Development, Strategies and Challenges, Iran. 264p. (In Persian)
6.Barros, L., Baptista, P. and Ferreira, I.C.F.R. 2007. Effect of fruiting body maturity stage on antioxidant activity measured by several biochemical assays Lactarius piperatus. Food Chem. Toxicol. 45: 9. 1731-1737.
7.Barua, R., Talukder, E., Sayedul Islam, M., Yesmin, F., Chakma, K., Kabir, G. and Bhuiyan, R.H. 2020. Nutritional analysis and phytochemical evaluation of bitter gourd (Momordica Charantia) from Bangladesh. Asian. J. Agric. Food Sci.8: 2. 11-17.
8.Choudhury, B., Pahatak, S.C. and Patil, A.V. 1967. Effect of plant regulator sprays on sex, fruits set and fruit development in cucumber (Cucumis sativus L.). Proc. Acad. Bihar Agric. Sci. 10: 29-34.
9.Chang, C.C., Yang, M.H., Wen, H.M. and Chern, J.C. 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. J. Food Drug Anal. 10: 3. 178-182.
10.Chung, I.M., Thiruvengadam, M., Rekha, K. and Rajakumar, G. 2016. Elicitation enhanced the production of phenolic compounds and biological activities in hairy root cultures of bitter melon (Momordica charantia L.). Braz. Arch. Biol. Technol. 59: 3. 1-10.
11.Chung, I.M., Thiruvengadam, M., Rekha, K., Rajakumar, G. and Thiruvengadam, M. 2018. Elicitationof silver nanoparticles enhancedthe secondary metabolites and pharmacological activities in cell suspension cultures of bitter gourd. Biotech. 8: 412-424.
12.Firouzkoohi, F., Esmaeilzadeh Bahabadi, S., Mohkami, Z. and Yosefzaei, F. 2018. The effect of different solvents on total phenolic, flavonoid contents and antioxidant activity of different organs of Momordica charantia L. cultured in Sistan region. Ecophytochem. J. Med. Plants (EJMP). 20: 4. 74-85. (In Persian)
13.Grover, J.K. and Yadav, S.P. 2004. Pharmacological actions and potential uses of Momordica charantia: A review. J. Ethnopharmacol. 93: 123-132.
14.Khaleghnezhad, V., Yousefi, A.R., Tavakoli, A. and Farajmand, B. 2019. Interactive effects of abscisic acid and temperature on rosmarinic acid, total phenolic compounds, anthocyanin, carotenoid and flavonoid content of dragonhead (Dracocephalum moldavica L.). Sci Hort. 250: 302-309.
15.Koohsari, A., Chaloui, V. and Akbarpour, V. 2020. Effect of explant type and growth regulators on callus formation and chicory secondary metabolites (Cichorium intybus L.).J. Plant Prod Res (JPPR). 27: 2. 59-72. (In Persian)
16.Krawinkel, M.B. and Keding, G.B. 2006. Bitter Gourd (Momordica charantia): A Dietary Approach to Hyperglycemia. Nutr. Rev. 64: 7. 331-337.
17.Kuan Tan, H.B. and Zhao, Y. 2003 .Automated elicitation of inclusion dependencies from the source codefor database transactions. J. Softw (Malden). 15: 6. 379-392.
18.Lee, S.H., Jeong, Y.S., Song, J., Hwang, K., Noh, G.M. and Hwang, G. 2017. Phenolic acid, carotenoid composition, and antioxidant activity of bitter melon (Momordica charantia L.) at different maturation stages. Int. J. Food Prop.
20 (S3): S3078-S3087.
19.Lichtenthaler, H.K. 1987. Chlorophyll and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembrane. Methods Enzymol. 148: 350-381.  
20.Lopes, A.P., Petenuci, M.E., Galuch, M.B., Schneider, V.V.A., Canesin, E.A. and Visentainer, J.V. 2018. Evaluation of effect of different solvent mixtures on the phenolic compound extraction and antioxidant capacity of bitter melon (Momordica charantia). Chem. Pap.72: 2945-2953.
21.Madhava Naik, P. and Alkheiry, J.M. 2016. Abiotic and biotic elicitors–role in secondary metabolites production through in vitro culture of medicinal plants. In book: abiotic and biotic stress in plants - recent advances and future. 64p.
22.Mekuria, D.B., Kashiwagi, T., Tebayashi, Sh. and Kim, Ch. 2006. Cucurbitane glucosides from Momordica charantia leaves as oviposition deterrents to the leaf miner, Liriomyza trifolii. Z. Naturforsch C. J. Biosci. 61: 81-86.
23.Qing Fu, F., Hua Mao, W., Shi, K., Zhou, Y.H., Asam, T. and Quan Yu, J. 2008. A role of brassinosteroids in early fruit development in cucumber. J. Exp. Bot. 59: 9. 2299-2308.
24.Radman, R,. Sacz, T,. Bucke, C. and Keshvartz, T. 2003. Elicitation of plants and microbial cell systems. Biotechnol. Appl. Biochem. 37: 91-102.
25.Sandra, N., Basu, S., Kumar Lal, S. and Chakrabarty, S.K. 2015. Effect of plant growth regulators on sex expression, fruit setting, seed yield and quality in the parental lines for hybrid seed production in bitter gourd (Momordica charantia). Indian J. Agric. Sci. 85: 9. 1185-1191.
26.Shafeek, M.R., Helmy, Y.I., Ahmed. A.A. and Ghoname, A.A. 2016. Effect of foliar application of growth regulators (GA3 and Ethereal) on growth, sex expression and yield of summer squash plants (Cucurbita pepo L.) under plastic house condition. Int. J. Chem. Tech. Res. 9: 6. 70-76.
27.Spollansky, T.C., Pitta-Alvarez, S.I. and Giulietti, A.M. 2000. Effect of jasmonic acid and aluminium on production
of tropane alkaloids in hairy root cultures of Brugmansia candida. Elec. J. Biotechnol. 3: 1. 72-75.
28.Sivanandhan, G., Kapil, D.G., Jeyaraj, M., Rajesh, M., Muthuselvam, M., Selvaraj, N., Manickavasagam, M. and Ganapathi, A.A. 2013. promising approach on biomass accumulation and withanolides production in cell suspension culture of Withania somnifera (L.) Dunal. Protoplasm.250: 885-898.
29.Sung Goo, K., Ashari S., Basuki, N. and Noor Sugiharto, A. 2016. The bitter gourd (Momordica charantia L.): morphological aspects, charantin and vitamin c contents. J. Agric. Vet. Sci.9: 10. 76-81.
30.Tan, S.P., Kha, T.C., Parks, S.E. and Roach, P.D. 2016. Bitter melon (Momordica charantia L.) bioactive composition and health benefits: A review. Food Rev. Int. 32: 2. 181-202.
31.Thwe, A., Arasu, M.V., Li, X.,Park, C.H., Kim, S.J., Al-Dhabi,N.A. and Park, S.U. 2016. Effect of different Agrobacterium rhizogenes strains on hairy root induction and phenylpropanoid biosynthesis in tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn). Front Microbiol. 7: 318.
32.Wu, S.J. and Ng, L.T. 2008. Antioxidant and free radical scavenging activities of wild bitter melon (Momordica charantia Linn. var. abbreviata Ser.) in Taiwan. Food Sci. Technol. 41: 2. 323-330.
33.Zhang, S., Li, H., Liang, X., Yan, Y., Xia, P., Jia, Y. and Liang, Z. 2015. Enhanced production of phenolic acids in Salvia miltiorrhiza hairy root cultures by combing the RNAi-mediated silencing of chalcone synthase gene with salicylic acid treatment. Biochem. Eng. J.103: 185-192.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 28، شماره 2
تیر 1400
صفحه 183-202

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار