تولیدات گیاهی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

بانک ها و نمایه نامه ها

پرسش‌های متداول

اخبار و اعلانات

راهنمای تهیه مقاله

فرم های نشریه

بررسی اثرات کودهای شیمیایی و زیستی بر مقادیر مواد مؤثره اسانس گیاه مریم گلی (Salvia officinalis L. )

نوع مقاله : علمی پژوهشی - گیاهان دارویی و معطر

نویسندگان

1 دانشیار، بخش تحقیقات گیاهان دارویی و محصولات فرعی، موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 دکترا، بخش تحقیقات گیاهان دارویی و محصولات فرعی، موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استادیار، بخش تحقیقات گیاهان دارویی و محصولات فرعی، موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

4 استادیار، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران

10.22055/ppd.2024.47372.2188

چکیده

استفاده از گیاهان دارویی و فرآورده‌های آن‌ها در کشورهای مختلف توسعه فراوانی یافته‌اند. مریم‌‌گلی با نام علمیSalvia officinalis  از گیاهان دارویی باارزش تیره نعنائیان است. برگ های مریم‌گلی حاوی انواع مختلفی از فلاونوئیدها و ترکیبات فنولیک می‌باشند و دارای خواص دارویی مهمی همچون فعالیت آنتی‌اکسیدانی و ضد التهابی بوده و علاوه براین، از برگ‌ها و سرشاخه‌های‌گلدار مریم گلی در فراوری مواد غذایی و عطرسازی نیز استفاده می شود. برخی از ترکیبات موجود در اسانس مریم‌گلی نظیر 8,1-سینئول، بورنئول، کامفور و توجن دارای خصوصیاتی چون ضدمیکروبی، آنتی اکسیدانی، بهبود حافظه، آلزایمر و ضد سرطان می باشد.کاربرد کودهای زیستی نه تنها نقش مهم و اساسی در افزایش عملکرد گیاهان دارویی دارند، بلکه بر کیفیت مواد مؤثره نیز مؤثر هستند. یکی از راهکارها در سیستم های کشاورزی پایدار جهت افزایش حاصلخیزی خاک، استفاده حداقلی از نهاده های درون مزرعه ای، از جمله کودهای زیستی وکاربرد تلفیقی آن با کودهای آلی وشیمیایی می‌باشد. همچنین از عوامل ضروری موفقیت در کشت، مدیریت کود می‌باشد. به ‌منظور ارزیابی اثرات کاربرد مصرف کودهای شیمیایی و زیستی بر تغییرات درصد و ترکیبات اسانس گیاه مریم‌گلی آزمایشی به‌صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1401-1400درمزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور اجراشد. تیمارهای آزمایش شامل فاکتور اول، شاهد (عدم مصرف کود)، کودهای شیمایی شامل کود فسفات(P) 150کیلوگرم در هکتار از منبع سوپر فسفات تریپل و  کود ازته(N) 300 کیلوگرم در هکتار از منبع اوره) فاکتور دوم شامل عدم تلقیح و تلقیح با قارچ‌های مایکوریزا، گونه‌های Funneliformis mosseae و Rhizophagus irregularis و باکتری‌های حل‌کننده‌ فسفات Pseudomonas fluorescens strain 187  بودند. نتایج نشان داد که استفاده از کودهای شیمیایی بر عملکرد و درصد ترکیبات اسانس آلفا-پنین، کامفن،8,1-سینئول، آلفا-توجون و بتا-توجون، مجموع مونوترپن‌های هیدروکربنی، مجموع منوترپن‌های اکسیژن‌دار و مجموع سزکوئی‌ترپن‌های اکسیژن‌دار، عملکرد ترکیب‌هایی نظیر آلفا-پینن، 8,1-سیئنول، آلفا توجون، بتا توجون و عملکرد کامفر معنی‌دار بود. همچنین بیشترین درصد ترکیب آلفا-توجون (25/0 %) در تیمار کاربرد هر دو کودهای شیمیایی (اوره و فسفاته) بدست آمد. بیشترین درصد لینالول و عملکرد کامفن نیز در تیمار کاربرد کودهای زیستی حاصل شد. بیشترین عملکرد اسانس با میانگین 57/97، 07/97 و 27/89 کیلوگرم در هکتار به ترتیب متعلق به تیمارهای  N300P0* Funneliformis mosseae + Rhizophagus irregularis + Pseudomonas fluorescens strain 187، Pseudomonas fluorescens strain 187 *N0P150، Funneliformis mosseae + Rhizophagus irregularis + Pseudomonas fluorescens strain 187* N0P150  بود. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که مریم‌گلی به دلیل تولید اندام هوایی فراوان، نیازمند کوددهی مناسب برای دستیابی به عملکرد بالا است. با این حال، درصد اسانس این گیاه تحت تأثیر عوامل محیطی مانند کوددهی قرار نگرفت و به نظر می‌رسد بیشتر تحت کنترل عوامل ژنتیکی باشد. این یافته می‌تواند در آینده به انتخاب و معرفی ارقام با درصد بالای اسانس کمک شایانی کند. همچنین، با ترکیب کودهای شیمیایی و زیستی می‌توان به طور مؤثری بر درصد و مقدار ترکیبات اصلی اسانس مریم‌گلی تأثیر گذاشته و به تولید گیاهانی با کیفیت بالاتر و درصد بالای ترکیبات خاص دست یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A study on the effects of chemical and biological fertilizers on the essential oil content of sage (Salvia officinalis L.)

نویسندگان [English]

  • Bohloul Abbaszadeh 1
  • Masoumeh Layegh haghighi 2
  • Razieh Azimi 3
  • Negar Valizadeh 4

1 Associate Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

2 Expert, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

3 Assistant Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

4 Assistant Professor, Research Division of Natural Resources, East Azerbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and extension Organization (AREEO), Tabriz, Iran

چکیده [English]

Introduction
The use of medicinal plants and their products has been expanded significantly in various countries. Sage, scientifically known as Salvia officinalis, is a valuable medicinal plant belonging to the mint family. Sage leaves contain various types of flavonoids and phenolic compounds and possess important medicinal properties such as antioxidant and anti-inflammatory activities. Additionally, sage leaves and flowering tops are used in food processing and perfumery. Some compounds present in sage essential oil, such as 1,8-cineole, borneol, camphor, and thujone, exhibit antimicrobial, antioxidant, memory-enhancing, anti-Alzheimer's, and anticancer properties. The application of biofertilizers not only plays a crucial role in increasing the yield of medicinal plants but also affects the quality of active compounds. One of the strategies in sustainable agricultural systems to enhance soil fertility is the minimal use of on-farm inputs, including biofertilizers, and their combined application with organic and chemical fertilizers. Furthermore, nutrient management is a vital factor in successful cultivation.
Materials and methods
A factorial experiment based on a randomized complete block design with three replications was conducted in the 2021-2022 growing season at the Research Farm of the Forest and Rangelands Research Institute of Iran to evaluate the effects of chemical and biological fertilizers on the percentage and composition of sage essential oil. Treatments included a control (no fertilizer), chemical fertilizers (150 kg/ha phosphorus from triple superphosphate and 300 kg/ha nitrogen from urea), and inoculation with mycorrhizal fungi (Funneliformis mosseae and Rhizophagus irregularis) and phosphate-solubilizing bacteria (Pseudomonas fluorescens strain 187).
Results and Discussion
Results showed that the application of chemical fertilizers significantly affected the yield and percentage of essential oil compounds including alpha-pinene, camphene, 1,8-cineole, alpha-thujone, and beta-thujone, as well as the total of hydrocarbon monoterpenes, oxygenated monoterpenes, and oxygenated sesquiterpenes. The yield of compounds such as alpha-pinene, 1,8-cineole, alpha-thujone, beta-thujone, and camphor was also significantly affected. The highest percentage of alpha-thujene (% 0.25) were obtained in the treatment with both urea and phosphate fertilizers. The highest percentage of linalool and camphor yield was obtained in the treatment with biofertilizers. The highest essential oil yield with averages of 97.57, 97.07, and 89.27 kg/ha belonged to the treatments N300P0 * Funneliformis mosseae + Rhizophagus irregularis+ Pseudomonas fluorescens strain 187, Pseudomonas fluorescens strain 187 * N0P150, and Funneliformis mosseae + Rhizophagus irregularis + Pseudomonas fluorescens strain 187* N0P150, respectively."
Conclusion
The results of this study indicated that sage, due to its abundant aerial biomass production, requires adequate fertilization to achieve high yields. However, the essential oil percentage of this plant was not affected by environmental factors such as fertilization and seemed to be more controlled by genetic factors. This finding can significantly contribute to the selection and introduction of cultivars with high essential oil percentages in the future. Furthermore, by combining chemical and biological fertilizers, it is possible to effectively influence the percentage and quantity of major essential oil compounds in sage and achieve the production of higher quality plants with a higher percentage of specific compounds.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biofertilizer
  • Nutrition
  • Phytochemistry
  • Sustainable agriculture
مراجع
Adams, R. P. (2017). Identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectrometry. 5 online ed. Gruver, TX USA: Texensis Publishing.
Afshar, R. K., Chaichi, M. R., Assareh, M. H., Hashemi, M., & Liaghat, A. (2014). Interactive effect of deficit irrigation and soil organic amendments on seed yield and flavonolignan production of milk thistle (Silybum marianum L. Gaertn.). Industrial Crops and Products, 58, 166-172.
Anli, M., Baslam, M., Tahiri, A., Raklami, A., Symanczik, S., Boutasknit, A., & Meddich, A. (2020) Biofertilizers as strategies to improve photosynthetic apparatus, growth, and drought stress tolerance in the date palm. Frontiers in Plant Science 11.
Arbenz, M., Willer, H., Lernoud, J., Huber, B., & Amarjit, S. (2015). The world of organic agriculture–statistics and emerging trends (session at the BIOFACH 2015).
Asadi, M., Nasiri, Y., Maggi, F., Rasouli, F., & Morshedloo, M. R. (2023). Biomass yield and essential oil chemical composition of mentha x piperita as affected by amino acids and different fertilizer resources. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 23(1), 668-682.
Bansal, M. (2017). Organic farming: is it a solution to safe food?. In Food Safety in the 21st Century (pp. 515-525). Academic Press.
Brennan, R. F., Mason, M. G., & Walton, G. H. (2000). Effect of nitrogen fertilizer on the concentrations of oil and protein in canola (Brassica napus) seed. Journal of Plant Nutrition, 23(3), 339-348.
Daneshmandi, M. S., & Seyyedi, S. M. (2019). Nutrient availability and saffron corms growth affected by composted pistachio residues and commercial poultry manure in a calcareous soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 50(12), 1465-1475.
El-Haddad, M. E., Zayed, M. S., El-Sayed, G. A. M., & Abd EL-Satar, A. M. (2020). Efficiency of compost and vermicompost in supporting the growth and chemical constituents of Salvia officinalis L. cultivated in sand soil. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture, 9(1), 49.
Falk, K. L., Tokuhisa, J. G., & Gershenzon, J. (2007). The effect of sulfur nutrition on plant glucosinolate content: physiology and molecular mechanisms. Plant biology, 9(05), 573-581.
Fonseca, C. R., Overton, J. M., Collins, B., & Westoby, M. (2000). Shifts in trait‐combinations along rainfall and phosphorus gradients. Journal of Ecology, 88(6), 964-977.
Golubkina, N., Logvinenko, L., Novitsky, M., Zamana, S., Sokolov, S., Molchanova, A., & Caruso, G. (2020). Yield, essential oil and quality performances of Artemisia dracunculus, Hyssopus officinalis and Lavandula angustifolia as affected by arbuscular mycorrhizal fungi under organic management. Plants, 9(3), 375.
Govahi, M., Ghalavand, A., Nadjafi, F., & Soroosh Zadeh, A. (2017). Comparing different soil fertility systems on some physiological characteristics, yield and essential oil of sage (Salvia officinalis L.) under different irrigation regimes. Journal of Agroecology, 9(2), 445-457. (in Persian)
Habibzadeh,Y., Jalilian, J., Zardashti, M. R., Pirzad, A., & Eini, O. (2015). Some morpho-physiological characteristics of Mung Bean mycorrhizal plant under different irrigation regimes in field condition. Journal of Plant Nutrition, 38(11),1754-1767.
Hernandez, J.A., Angeles Ferrer, M., Jimenez, A., Ros Barcelo, A., & Sevilla, F. (2001) Antioxidant systems and O2. /H2O2 production in the apoplast of pea Leaves. It’s relation with salt- induced necrotic lesions in minor veins. Plant Physiology, 127:817-831.
Hosseinzadeh, H., Haddadkhodaparast, M. H., & Arash, A. R. (2003). Antinociceptive, antiinflammatory and acute toxicity effects of Salvia leriifolia Benth. seed extract in mice and rats. Phytotherapy Research: An International Journal Devoted to Pharmacological and Toxicological Evaluation of Natural Product Derivatives, 17(4), 422-425.
Imanshahidi, M., & Hosseinzadeh, H. (2006). The pharmacological effects of Salvia species on the central nervous system. Phytotherapy Research: An International Journal Devoted to Pharmacological and Toxicological Evaluation of Natural Product Derivatives, 20(6), 427-437.
Jafari, G. M., Abbaszadeh, B., & Oraei, M. (2015). Effects of chemical and biological fertilizers on growth, yield and essential oil of Salvia officinalis. 31-37.
Jamzad, Z. (2020). Lamiaceae, a valuable source of medicinal and ornamental plants in the flora of Iran. Iran Nature. 29-49.
Karami, M., Hossini, E., Shahbi Majd, N., Ebrahimzadeh, M. A., & Alemy, S. (2015). Salvia limbata: botanical, chemical, pharmacological and therapeutic effecte. J Clin Excell, 10(2), 1-4.
Khandan Deh-Arbab, S., Amini fard, M.H., Fallahi, H.R., & Kaveh, H. (2020). Evaluating the effects of Growth promoting fertilizer containing seaweed extract and mother corm weight on antioxidant activity and stigma quality of saffron. Plant productions, 43(2), 213-226.
Kelen, M., & Tepe, B. (2008). Chemical composition, antioxidant and antimicrobial properties of the essential oils of three Salvia species from Turkish flora. Bioresource technology, 99(10), 4096-4104.
Khaosaad, T., Vierheilig, H., Nell, M., Zitterl-Eglseer, K., & Novak, J. (2006). Arbuscular mycorrhiza alter the concentration of essential oils in oregano (Origanum sp., Lamiaceae). Mycorrhiza, 16, 443-446.
Lu, Y., & Foo, L. Y. (2002). Polyphenolics of Salvia—a review. Phytochemistry, 59(2), 117-140.
Mathur, P., & Roy, S. (2021). Insights into the plant responses to drought and decoding the potential of root    associate  microbiome for inducing drought tolerance. Physiologia Plantarum 172: 1016-1029.
Meena, V. S., Meena, S. K., Verma, J. P., Kumar, A., Aeron, A., Mishra, P. K., & Dotaniya, M. L. (2017). Plant beneficial rhizospheric microorganism (PBRM) strategies to improve nutrients use efficiency: A review. Ecological Engineering, 107: 8-32.
Miguel, M. G., Guerrero, C., Rodrigues, H., Brito, J., Duarte, F., Venâncio, F., & Tavares, R. (2007, July). Essential oils of Rosmarinus officinalis L., effect of harvesting dates, growing media and fertilizers. In Int. Conf. on Energy, Environment, Ecosystem and Sustainable Development, Agios Nikolaos, Greece (pp. 24-26).
Moradzadeh, S., Siavash Moghaddam, S., Rahimi, A., Pourakbar, L., El Enshasy, H. A., & Sayyed, R. Z. (2021) Biochemical fertilizer improves the oil yield, fatty acid compositions, and macro-nutrient contents in Nigella sativa L. Horticulturae, 7: 345.
Munné-Bosch, S., & Alegre, L. (2003). Drought-induced changes in the redox state of α-tocopherol, ascorbate, and the diterpene carnosic acid in chloroplasts of Labiatae species differing in carnosic acid contents. Plant Physiology, 131(4), 1816-1825.
Munné-Bosch, S., & Alegre, L. (2003). Drought-induced changes in the redox state of α-tocopherol, ascorbate, and the diterpene carnosic acid in chloroplasts of Labiatae species differing in carnosic acid contents. Plant Physiology, 131(4), 1816-1825.
Ostadi, A., Javanmard, A., Amani Machiani, M., & Kakaei, K. (2022). Optimizing antioxidant activity and phytochemical properties of peppermint (Mentha piperita L.) by integrative application of biofertilizer and stress-modulating nanoparticles under drought stress conditions. Plants, 12(1), 151.
Pandey, V., Patel, A., & Patra, D. D. (2015). Amelioration of mineral nutrition, productivity, antioxidant activity and aroma profile in marigold (Tagetes minuta L.) with organic and chemical fertilization. Industrial Crops and Products, 76, 378-385.
Patel, A., Pandey, V., & Patra, D. D. (2015). Influence of tannery sludge on oil yield, metal uptake and antioxidant activities of Ocimum basilicum L. grown in two different soils. Ecological Engineering, 83, 422-430.
Rathke, G. W., Christen, O., & Diepenbrock, W. (2005). Effects of nitrogen source and rate on productivity and quality of winter oilseed rape (Brassica napus L.) grown in different crop rotations. Field crops research, 94(2-3), 103-113.
Reganold, J. P., & Wachter, J. M. (2016). Organic agriculture in the twenty-first century. Nature plants, 2(2), 1-8.
Salehi, P., Sonboli, A., Ebrahimi, S. N., & Yousefzadi, M. (2007). Antibacterial and antioxidant activities of the essential oils and various extracts of Salvia sahendica in different phenological stages. Chemistry of natural compounds, 43(3).
Sharma, R. C., Sarkar, S., Das, D., & Banik, P. (2013). Impact assessment of arbuscular mycorrhiza Azospirillum and chemical fertilizer application on soil health and ecology. Communications in soil science and plant analysis, 44(6), 1116-1126.
Singh, M., Ganesha Rao, R. S., & Ramesh, S. (2007). Effects of N and K on growth, herbage, oil yield and nutrient uptake patterns in rosemary (Rosmarinus officinalis L.) under semi-arid tropical conditions. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 82(3), 414-419.
Strzemski, M., Dzida, K., Dresler, S., Sowa, I., Kurzepa, J., Szymczak, G., & Wójciak,. M. (2021).Nitrogen fertilisation decreases the yield of bioactive compounds in Carlina acaulis L. grown in the field. Industrial Crops and Products, Volume 170.
Tawfeeq, A., Culham, A., Davis, F., & Reeves, M. (2016). Does fertilizer type and method of application cause significant differences in essential oil yield and composition in rosemary (Rosmarinus officinalis L.)?. Industrial Crops and Products, 88, 17-22.
Thokchom, S. D., Gupta, S., & Kapoor, R. (2020). Arbuscular mycorrhiza augments essential oil composition and antioxidant properties of Ocimum tenuiflorum L.–A popular green tea additive. Industrial crops and products, 153, 112418.
Vaya, J., & Aviram, M. (2001). Nutritional antioxidants mechanisms of action, analyses of activities and medical applications. Current Medicinal Chemistry-Immunology, Endocrine & Metabolic Agents, 1(1), 99-117.
Walch, S. G., Tinzoh, L. N., Zimmermann, B. F., Stühlinger, W., & Lachenmeier, D. W. (2011). Antioxidant capacity and polyphenolic composition as quality indicators for aqueous infusions of Salvia officinalis L. (sage tea). Frontiers in Pharmacology, 2, 79.
Wright, I. J., Reich, P. B., & Westoby, M. (2001). Strategy shifts in leaf physiology, structure and nutrient content between species of high‐and low‐rainfall and high‐and low‐nutrient habitats. Functional Ecology, 15(4), 423-434.
Yousefzadi, M., Sonboli, A., Karimi, F., Ebrahimi, S. N., Asghari, B., & Zeinali, A. (2007). Antimicrobial activity of some Salvia species essential oils from Iran. Zeitschrift für Naturforschung C, 62(7-8), 514-518.
Zandvakili, O. R., Ebrahimi, E., Hashemi, M., Barker, A. V., & Akbari, P. (2017). The potential of green manure mixtures to provide nutrients to a subsequent lettuce crop. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 48(19), 2246-2255.
تولیدات گیاهی
دوره 47، شماره 3
آبان 1403
صفحه 455-474
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار