مقایسه اثر نانوکود نیتروژن و کود اوره بر برخی خصوصیات گیاه سرخدار (Taxus baccata L.)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد گیاهان دارویی، گروه علوم باغبانی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

2 نویسنده مسئول، استاد گروه علوم باغبانی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

3 دانش‌آموخته دکتری گیاهان دارویی، گروه علوم باغبانی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: سرخدار (Taxus baccata L.) گیاهی سوزنی‌برگ و از جمله گیاهان دارای اهمیت چندگانه‌ی دارویی، زینتی و صنعتی درحال انقراض است. سرخدار به عنوان مهمترین منبع قابل اعتماد ترکیب ضد ‌سرطان تاکسول است که در پزشکی اهمیت ویژه‌ای دارد. پایین بودن میزان تاکسول در گیاه سرخدار و همچنین کند رشد بودن این گیاه از جمله موانع جدی استفاده از سرخدار در تأمین این ماده مهم دارویی است. استفاده از برخی عناصر مانند نیتروژن سبب افزایش خصوصیات کمی و کیفی گیاهان بویژه افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه نظیر آلکالوئیدها خواهد شد. بر همین اساس پژوهش حاضر با هدف تأثیر کود نیتروژنی نانوشده در مقایسه با کود اوره جهت افزایش رشد رویشی و تجمع متابولیتی نهال‌های سرخدار مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: به همین منظور، آزمایشی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان آزمایش با 9 سطح تیماری (نانو‌کود نیتروژن در سه سطح صفر، 5/1 و3 میلی‌لیتر در لیتر به صورت محلول‌پاشی برگی و کود اوره معمولی در سه سطح صفر، 6 و 12 گرم برای هر نهال به‌صورت خاکی) و 3 تکرار (دو گیاه در هر تکرار) اجرا شد. کوددهی در 4 مرحله با فاصله زمانی 14 روزه انجام شد. پارامترها در دو بخش مورفوفیزیولوژیکی (ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی، قطر ساقه اصلی، عرض کانوپی گیاه، وزن‌تر و خشک اندام هوایی و وزن خشک ثانویه) و فیتوشیمیایی (کلروفیل a، کلروفیل b، کاروتنوئید، آنتوسیانین، فنل کل، فلاونوئید کل، درصد مهار رادیکال آزاد، آلکالوئید کل و میزان تاکسول) اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که استفاده از نیتروژن به دو صورت نانوکود و اوره توانست اکثر صفات کمی و کیفی گیاه سرخدار را بهبود بخشد. به‌طوری‌که بیشترین مقدار ارتفاع گیاه و قطر ساقه اصلی با کاربرد 3 میلی‌لیتر در لیتر نانوکود نیتروژن به همراه عدم مصرف کود اوره به-دست آمد. بالاترین تعداد شاخه فرعی و مقدار کلروفیل a و کلروفیل b در نتیجه‌ی عدم کاربرد نانوکود نیتروژن به همراه 6 گرم کود اوره حاصل شد. در نتیجه‌ی استفاده از 5/1 میلی‌لیتر در لیتر نانوکود نیتروژن به همراه 6 گرم کود اروه، وزن خشک اندام هوایی در سرخدار افزایش قابل توجهی یافت. همچنین کاربرد 5/1 میلی‌لیتر در لیتر نانوکود نیتروژن + 12 گرم کود اوره توانست بالاترین مقدار آلکالوئید کل و تاکسول را در گیاه سرخدار تولید نماید.
نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج، به نظر می‌رسد که با مدیریت تغذیه نیتروژن و کاربرد همزمان کودهای نیتروژنی کلاته شده و کود اوره امکان مدیریت رشد و تجمع متابولیت در گیاه سرخدار وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of the effect of nitrogen Nano-fertilizer and urea fertilizer on some properties of yew (Taxus baccata L.)

نویسندگان [English]

  • Hamid Dini 1
  • Azim Ghasemnezhad 2
  • Mahboubeh Ashnavar 3
1 M.Sc. Student in Medicinal Plants, Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
2 Corresponding Author, Professor, Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
3 Ph.D. Graduate in Medicinal Plants, Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Yew (Taxus baccata L.) is a coniferous plant and one of the plants with multiple medicinal, ornamental and industrial importance is in the process of extinction. Yew is the most important and reliable source of the anti-cancer compound taxol, which has a special importance in medicine. The low amount of taxol in yew and the slow growth of this plant are among the serious obstacles to using yew in providing this important medicinal substance. The use of some elements such as nitrogen will increase the quantitative and qualitative characteristics of plants, especially the production of secondary metabolites such as alkaloids. Based on this, the current research was conducted with the aim of investigating the effect of nanosized nitrogen fertilizer compared to urea fertilizer to increase vegetative growth and metabolite accumulation of yew seedlings.
Materials and methods: For this purpose, an experiment at Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources with 9 levels of treatment (nitrogen nanofertilizer at three levels of 0, 1.5 and 3 ml.l-1 in the form of foliar spraying and regular urea fertilizer in three levels of 0, 6 and 12 g were applied to each seedling as soil) and 3 replicates (two plants per replicate). Fertilization was done in 4 stages with a time interval of 14 days. Parameters in two morphophysiological sections (plant height, number of sub-branches, diameter of the main stem, canopy width of the plant, fresh and dry weight of the aerial part and secondary dry weight) and phytochemical (chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid, anthocyanin, total phenol, total flavonoid, percentage of free radical inhibition, total alkaloid and taxol content) measurement became.
Results: The results showed that nitrogen is used in two forms, nanofertilizer and urea, it improved most of the quantitative and qualitative traits of the yew plant. So that the maximum amount of plant height and the diameter of the main stem was obtained with the application of 3 ml.l-1 of nitrogen nanofertilizer along with not using urea. The highest number of sub-branches and amount of chlorophyll a and chlorophyll b were obtained as a result of not using nitrogen nanofertilizer along with 6 g of urea fertilizer. As a result of using 1.5 ml.l-1 of nitrogen nanofertilizer along with 6 g of urea fertilizer, the dry weight of the aerial parts of yew increased significantly. Also, the application of 1.5 ml.l-1 of nitrogen nanofertilizer + 12 g of urea fertilizer produces the highest amount of total alkaloid and taxol in yew.
Conclusion: Based on the results, it seems that it is possible to manage the growth and accumulation of metabolites in the yew by managing nitrogen nutrition and simultaneous application of chelated nitrogen fertilizers and urea fertilizer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Yew
  • nitrogen
  • nano-fertilizer
  • phytochemical
  • Taxol

مراجع

1.Bagheri Nasab, M. (2018). Studying the role of some elicitors on enzyme activity and accumulation of paclitaxel in the callus of two species of yew. Senior thesis. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Gorgan. [In  Persian]
2.Junidi, H., Moradi, M., & Sharifi, A. (2012). Secondary metabolites of medicinal plants and their applications. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 27 (2), 169-186. [In Persian]
3.Lesani, M. R. (1999). Yew. Research Institute of Forests and Rangelands. 215 p. [In Persian]
4.Esmailzadeh, O., Hosseini, S. M., & Tabari, M. (2007). A phytosociological study of English yew (Taxus baccata L.) in Afratakhteh reserve. Pajouhesh & Sazandegi, 74 (1), 17-24. [In Persian]
5.Karami-Kordalivand, P., Esmailzadeh, O., Willner, W., Noroozi, J., & Alavi, S. J. (2021). Classification of forest communities (co-) dominated by Taxus baccata in the Hyrcanian forests (northern Iran) and their comparison with southern Europe. European Journal of Forest Research, 140 (2), 463-476.6.Goharchini, H. (2018). Investigating the production of taxol through the cultivation of hairy roots in yew (Taxus spp). The Second International Conference on Organic Agricultural Medicinal Plants. [In Persian]
7.Schiff, P. B., Fant, J., & Horwitz, S. B. (1979). Promotion of microtubule assembly in vitro by taxol. Nature, 277, 665-667.8.Rowinsky, E. K., & Donehower, R. C. (1995). Paclitaxel (Taxol). New England Journal of Medicine, 332, 1004-1014.9.Schenk, R. V., & Hildebrandt, A. C. (1972). Medium and techniques for induction and growth of monocotyledonous and dicotyledonous plant cell cultures. Canadian Journal of Botany, 50, 192-204.10.Rezaei, R., Shabanali Qomi, H., & Safa, L. (2009). Identification and analysis of obstacles to the development of nanotechnology in the agricultural sector from the perspective of researchers. Journal of Science and Technology Policy Management, 2 (1), 17-26. [In Persian]
11.Naderi, M., & Danesh Shahraki, A. (2011). The use of nanotechnology in optimizing the formulation of chemical fertilizers. Nanotechnology, 4 (165), 20-22. [In Persian]
12.Ranjbar, M., & Shams, Gh. (2009). Using of nano technology. Ecological Green Journal, 3, 29-34.13.Preetha, P. S., & Balakrishnan, N. (2017). A review of nanofertilizers and their use and functions in soil. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6, 3117-3133.14.Derosa, M. C., Monreal, C., Schnitzer, M., Walsh, R., & Sultan, Y. (2010). Nanotechnology in fertilizers. Nature Nanotechnology, 5, 91.15.Arnon, A. N. (1967). Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23, 112-121.16.Wagner, G. J. (1979). Content and vacuole/extra vacuole distribution of neutral sugars, free amino acids and anthocyanins in protoplast. Plant Physiology, 64, 88-93.17.Singleton, V. L., Orthofer, R., & Lamuela-Raventós, R. M. (1999). Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent. Methods in Enzymology, 299, 152-178.18.Lee, S. E., Hwang, H. J., Ha, J. S., Jeong, H. S., & Kim, J. H. (2003). Screening of medicinal plant extracts for antioxidant activity. Life Sciences, 73 (2), 167-179.19.Shamsa, F., Monsef, H., Rouhollah, Gh., & Verdian-Rizi, M. (2008). Spectrophotometric determination of total alkaloids in some Iranian medicinal plants. Thai Journal of Pharmaceutical Sciences, 32, 17-20.20.Ghassempour, A., Rezadoost, H., Ahmadi, M., & Aboul-Enein, H. Y. (2009). Seasonal study of four important taxanes and purification of 10-deacetylbaccatin III from the needle of Taxus baccata L. by two-dimensional liquid chromatography. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, 32 (10), 1434-1447.21.Antonios, N., Savvas, D., Chatzieustratiou, E., Patakas, A., & Olympios, C.
(2015). Nitrogen effects on growth, photosynthesis, and leaf anatomy of Astragalus sp. plants. Journal of Plant Nutrition, 38 (11), 1699-1714.22.Izadi, A. R., Ghalavand, A., & Mohammadi, S. A. (2011). The effects of nitrogen fertilizer and plant spacing on yield and yield components of Lavandula angustifolia Mill. Journal of Medicinal Plants Research, 5, 113-117.23.Zhang, Y., Li, Y., & Wang, X. (2017). Effects of nitrogen fertilizer on growth, yield and quality of tomato seedlings (Solanum lycopersicum L.) in greenhouse. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 180 (1), 40-47.24.Pirvash, A., Sheikh Mohseni, M. A., & Habib, F. (2022). Effect of urea, nitrogen nanofertilizer and amino acid on polyphenolic compounds of medicinal plant Echinacea purpurea L. Nutritional Supplements and Garden Plants, 1, 61-78. [In Persian]
25.Koeduka, T., Fridman, E., Gang, D. R., Vassao, D. G., Jackson, B. L., Kish, C. M., Orlova, I., Spassova, S. M., Lewis, N. G., Noel, J. P., Baiga, T. J., Dudareva, N., & Pichersky, E. (2006). Eugenol and isoeugenol characteristic aromatic constituents of spices are biosynthesized via reduction of a coniferyl alcohol ester. Proceedings of the National Academy of Sciences
of the United States of America, 103, 10128-10133.26.Xie, J., Wang, J., Dai, L., & Zhou, X. (2014). Effects of nitrogen fertilization on stem diameter and needle length of Picea crassifolia. Journal of Forestry Research, 25 (2), 447-451.27.Jancimovic, N., Bojovic, B., Filipovic, V., Barac, A., & Djokic, J. (2010). Antioxidant activity and phenolic content of essential oil and different extracts of Ocimum basilicum and its antibacterial activity against Salmonella spp. Food Research International, 43, 1905-1910.28.Golchin, A., Farahmand Mofrad, F., & Khadim Moghadam, N. (2019). The effect of shading and different levels of nitrogen on the growth and amount of essential oil of peppermint medicinal plant. Journal of Crop Improvement, 22 (1), 117-103. [In Persian]
29.Arregui, L. M., Lasa, B., Lafarga, A., Iraieta, I., Baroja, E., & Quemada, M. (2006). Evaluation of chlorophyll meters as tools for N fertilization in winter wheat under humid Mediterranean conditions. European Journal of Agronomy, 24, 140-148.30.Mehrabani, M., Mahdavi Meimand, Z., Dasanizadeh, B., & Hasanabadi, N. (2014). The effect of different amounts of nitrogen fertilizer and harvesting time on the quantity and quality of essential oil and the amount of total phenol in the medicinal plant Satureja hortensis L. in Kerman province. Ecophytochemistry Quarterly Journal of Medicinal Plants, 2 (4), 1-11. [In Persian]
31.Pourabrahimi, M., Siros Mehr, A., Eshghizadeh, H. R., Asgharipour, M. H., & Khomari, A. (2019). The effect of different amounts of nitrogen fertilizer on some physiological indicators of growth and photosynthetic pigments of late, medium and early hybrids of corn (Zea mays L.). Plant Process Functional, 8 (30), 53-69. [In Persian]
32.Arshadi, M., Kooch, Y., & Hosseini, S. M. (2016). Effect of different levels of nitrogen fertilizer on the total phenol content in the needles of three coniferous species. Journal of Forestry Research, 27 (3), 649-654.33.Panda, H. (2002). Medicinal Plants Cultivation and their Uses. National Institute of Industrial Research, 598 p.34.Tang, Q., Huang, Y., Zhang, J., Zhao, X., Han, W., & Zhang, R. (2016). Effects of nitrogen addition on alkaloids in larch needles. Journal of Forestry Research, 27 (2), 341-347.35.Kizilgoz, I., & Bayramoglu, M. H. (2010). Effects of nitrogen fertilization on taxol content and yield of Taxus baccata L. Journal of Natural Products, 73 (10), 1694-1698.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 31، شماره 3
مهر 1403
صفحه 109-125

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار