پاسخ‌های رنگیزه‌های فتوسنتزی گیاه ریحان به تیمار‌های نوری مختلف همراه با محلول‌پاشی اسیدآسکوربیک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری - گروه باغبانی

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد گیاهان دارویی، گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،

چکیده

سابقه و هدف: با توجه به رویکرد جهانی به گیاهان دارویی و ترکیبات طبیعی و علاقه روزافزون داخلی به این حوزه، نیاز به تحقیقات پایه‌ای و کاربردی در مورد ریحان (Ocimum basilicum L.) که گیاهی سبزی-دارویی فصل گرم است، افزایش یافته است. ریحان در شرایط کمبود نور فصل سرد با چالش‌های فتوسنتزی مواجه می‌شود. زیرا نور بر تولید کلروفیل، کاروتنوئیدها، باز و بسته شدن روزنه‌ها و رشد تأثیرگذار است. لامپ‌های LED به دلیل اندازه کوچک، دوام بالا، طول عمر طولانی و ارائه طول موج‌های خاص (مانند نسبت قرمز به آبی 2:1 یا 3:1)، نسبت به منابع سنتی برتری دارند و رشد، کارایی فتوسنتزی و ترکیبات فنلی را بهبود می‌بخشند؛ به‌ویژه نور آبی تجمع کاروتنوئیدها را افزایش می‌دهد. گیاهان برای مقابله با گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) تحت تنش، از سیستم آنتی‌اکسیدانی (آنزیمی و غیرآنزیمی) مانند اسید آسکوربیک استفاده می‌کنند. کاربرد توأم یا جداگانه اسید سالیسیلیک و اسید آسکوربیک در شرایط تنشی، کلروفیل و کاروتنوئیدها را افزایش و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی را کاهش می‌دهد، که منجر به بهبود رشد و مقاومت ریحان می‌شود. هدف این پژوهش، بررسی اثرات این عوامل بر ویژگی‌های فتوسنتزی و آنتی‌اکسیدانی ریحان در محیط کنترل‌شده است.

مواد و روش‌ها: به منظور بررسی پاسخ‌های رنگیزه‌های فتوسنتزی گیاه ریحان به تیمار‌های نوری مختلف همراه با محلول‌پاشی اسیدآسکوربیک آزمایشی به صورت گلدانی در سال 1403 به صورت اسپلیت پلات در قالب بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتور اصلی، طیف‌های مختلف نور LED، در سه نسبت نور آبی به قرمز شامل BBBR-BBRR-BRRR و نور کامل (FFFF) بودند. فاکتور فرعی شامل کاربرد اسید آسکوربیک در دو سطح (کاربرد و عدم کاربرد) بود. صفات مورد بررسی در این آزمایش شامل شاخص کلروفیل، کلروفیل a و b، کاروتنویید و همچنین مولفه‌های فتوسنتزی مانند فلورسانس حداقل، حداکثر و متغییر بودند.

یافته‌ها: نتایج نشان داد که تیمار اسیدآسکوربیک همراه با نور قرمز-آبی (۵۰:۵۰) منجر به افزایش حدود ۵ درصدی شاخص کلروفیل شد. همچنین ترکیب نور آبی-قرمز (۷۵:۲۵) همراه با اسیدآسکوربیک موجب افزایش 12 درصدی کلروفیل a نسبت به نور کامل گردید. محلول‌پاشی اسیدآسکوربیک در طیف نوری قرمز-آبی (۷۵:۲۵) افزایش ۵۳ درصدی کلروفیل b را به دنبال داشت. علاوه بر این، تیمار قرمز-آبی (۵۰:۵۰) همراه با اسیدآسکوربیک موجب افزایش ۱۷ درصدی محتوای کاروتنوئید نسبت به شاهد شد. همچنین کاربرد اسیدآسکوربیک در نور قرمز-آبی (۷۵:۲۵) به‌طور معنی‌داری باعث افزایش مقادیر فلورسانس حداقل، حداکثر و متغیر گردید.

نتیجه‌گیری کلی: در مجموع، کاربرد برون‌زای اسیدآسکوربیک همراه با طیف مناسب نور قرمز و آبی می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر و اقتصادی برای بهبود شاخص‌های فتوسنتزی در شرایط کم‌نوری توصیه شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Responses of Basil Photosynthetic Pigments to Various Light Treatments Combined with Ascorbic Acid Foliar Application

نویسندگان [English]

  • Vahid Akbarpour 1
  • Mohammad Kazem Souri 2
  • Soroush Tafakhori 3
1 Sari Agricultural sciences and Natural Resources-Dept. of Horticulture
2 Associated Professor of Horticultural Sciences and Engineering Department, Faculty of Crop Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari
3 Former M.Sc. Student of Medicinal Plants, Department of Horticultural Sciences and Engineering, Faculty of Crop Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari
چکیده [English]

Background and objectives: The global trend toward using medicinal plants and natural compounds, also the growing domestic interest in this field, the need for basic and applied research on basil (Ocimum basilicum L.), a warm-season medicinal-vegetable plant, has increased. Basil faces photosynthetic challenges under low-light conditions in the cold season, as light affects chlorophyll and carotenoid production, stomatal opening and closing, and growth. LED lamps, due to their small size, high durability, long lifespan, and ability to provide specific wavelengths (e.g., red-to-blue ratios of 2:1 or 3:1), are superior to traditional light sources and enhance growth, photosynthetic efficiency, and phenolic compounds; particularly, blue light increases carotenoid accumulation. To cope with reactive oxygen species (ROS) under stress, plants utilize antioxidant systems (enzymatic and non-enzymatic) such as ascorbic acid. The combined or separate application of salicylic acid and ascorbic acid under stress conditions increases chlorophyll and carotenoid levels, reduces antioxidant enzyme activity, and leads to improved growth and stress resistance in basil. The aim of this study is to investigate the effects of these factors on the photosynthetic and antioxidant characteristics of basil in a controlled environment.



Materials and methods: To investigate the responses of photosynthetic pigments in basil to various light treatments combined with ascorbic acid foliar application, a pot experiment was conducted in 2023 using a split-plot design based on a randomized complete block design with three replications. The main factor consisted of different LED light spectra with three blue-to-red light ratios (BBBR, BBRR, BRRR) and full-spectrum light (FFFF). The sub-factor included the application of ascorbic acid at two levels (applied and non-applied). The traits evaluated in this experiment included chlorophyll index, chlorophyll a and b, carotenoids, and photosynthetic parameters such as minimum, maximum, and variable fluorescence.

Results: The results indicated that the application of ascorbic acid combined with red-blue light (50:50) led to an approximately 5% increase in the chlorophyll index. Additionally, the combination of blue-red light (75:25) with ascorbic acid resulted in a 12% increase in chlorophyll a compared to full-spectrum light. Foliar application of ascorbic acid under the red-blue light spectrum (75:25) caused a 53% increase in chlorophyll b. Furthermore, the red-blue light treatment (50:50) combined with ascorbic acid increased carotenoid content by 17% compared to the control. Moreover, the application of ascorbic acid under the red-blue light (75:25) significantly enhanced the values of minimum, maximum, and variable fluorescence.

Conclusion: Overall, the exogenous application of ascorbic acid combined with an appropriate red-blue light spectrum can be recommended as an effective and economical strategy to improve photosynthetic indices under low-light conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ascorbic acid
  • chlorophyll fluorescence
  • photosynthetic pigments
  • plant factory