تولیدات گیاهی

تولیدات گیاهی

اثر برومیلین به عنوان زیست محرکه ی بر پاسخ‌های فیزیولوژیک و بیوشیمیایی ارقام رز بریدنی در شرایط گلخانه‌ای

نوع مقاله : علمی پژوهشی - گیاهان زینتی

نویسندگان
1 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران
2 گروه باغبانی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان
3 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران
4 عضو هیات‌ علمی بازنشسته سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شهرکرد، ایران
10.22055/ppd.2026.51544.2319
چکیده
مقدمه

با توجه به اهمیت روزافزون سیستم‌های تولید پایدار و دوستدار محیط زیست، یافتن جایگزین‌های مؤثر برای آفت‌کش‌ها و کودهای شیمیایی در گلکاری ضروری شده است. یکی از جایگزین‌های مهم، بیوستیمولانت‌های گیاهی هستند که با تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی، رشد، تولید و مقاومت گیاه را در برابر تنش‌ها افزایش می‌دهند. بروملین، آنزیمی پروتئولیتیک که عمدتاً از آناناس استخراج می‌شود، در کاربردهای پزشکی و صنعتی به‌خوبی مطالعه شده اما نقش آن به عنوان بیوستیمولانت گیاهی هنوز کم بررسی شده است. این مطالعه به بررسی پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی دو رقم مهم گل رز شاخه بریده، «جومیلیا» و «تانجا»، به محلول‌پاشی بروملین در گلخانه با تمرکز بر تفاوت‌های رقم و مکانیسم‌های تنظیمی اختصاص دارد.



مواد و روش‌ها

یک آزمایش فاکتوریلی با طراحی بلوک کامل تصادفی و سه تکرار انجام شد. عوامل شامل دو رقم گل رز و سه غلظت بروملین (۰، ۲۰۰ و ۴۰۰ میلی‌گرم در لیتر) بودند. بروملین در دو مرحله حیاتی گل‌دهی، یعنی ظهور غنچه و آغاز رنگ‌آمیزی گلبرگ‌ها، به صورت محلول پاشی برگی اعمال شد. در مرحله برداشت، مجموعه‌ای از شاخص‌های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی ارزیابی شد. ویژگی‌های مورفولوژیکی شامل طول و قطر ساقه، قطر گل و بیوماس تازه و خشک بود. شاخص‌های فیزیولوژیکی شامل رطوبت نسبی برگ، مواد محلول کل، تجمع پرولین و نشت الکترولیت غشایی بود. شاخص‌های بیوشیمیایی شامل فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و پراکسیداز)، نشانگرهای استرس اکسیداتیو، محتوای فنولی کل، تجمع لیگنین و فعالیت آنزیم‌های فنیل‌آلانین آمونیا-لیاز و ACC سنتاز در مسیر سنتز اتیلن بود.



نتایج و بحث

بروملین رشد و متابولیسم رزهای شاخه بریده را به‌طور چشمگیر تحت تأثیر قرار داد و پاسخ‌ها به شدت به رقم و غلظت بستگی داشت. در «تانجا»، بیشتر ویژگی‌های مورفولوژیکی الگوی درجه دوم نشان دادند و بیشترین طول ساقه، اندازه گل و بیوماس در ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر مشاهده شد و در ۴۰۰ میلی‌گرم در لیتر کاهش یافت، نشان‌دهنده حساسیت به غلظت بالا بود. «جومیلیا» پاسخ خطی و پایدار داشت و حتی در بالاترین غلظت رشد و صفات مرتبط با عملکرد بهبود یافت، که انعطاف‌پذیری متابولیکی بالاتر آن را نشان می‌دهد. از نظر فیزیولوژیکی، بروملین در هر دو رقم باعث بهبود روابط آبی، تجمع پرولین و افزایش مواد محلول کل شد، که اثرات در «جومیلیا» پایدارتر بود. نشت الکترولیت در غلظت ۴۰۰ میلی‌گرم در «تانجا» افزایش یافت و نشان‌دهنده آغاز آسیب غشایی بود.



از نظر بیوشیمیایی، بروملین فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی را افزایش داده و سطح مالون دی‌آلدهید و هیدروژن پراکسید را کاهش داد. این اثرات در غلظت ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر بیشترین میزان را داشت. فعالیت فنیل‌آلانین آمونیا-لیاز و محتوای فنولی کل افزایش یافت و تجمع لیگنین در «جومیلیا» پیوسته بالا رفت، در حالی که در «تانجا» در ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر به اوج رسید. کاهش فعالیت ACC سنتاز نیز نشانه مهار سنتز اتیلن و بهبود کیفیت پس از برداشت بود.



نتیجه‌گیری

بروملین به عنوان یک بیوستیمولانت ملایم عمل کرد و تعادل رشد و دفاع گیاه را از طریق افزایش فعالیت آنتی‌اکسیدانی، تنظیم اسمزی و تقویت متابولیسم ثانویه بهبود بخشید. «جومیلیا» انعطاف‌پذیری و تحمل بالاتری نسبت به غلظت‌های بالا نشان داد، در حالی که «تانجا» حساس‌تر بود. غلظت ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر بهترین عملکرد را داشت و مقاومت فیزیولوژیکی، ثبات بیوشیمیایی و عملکرد محصول را بهبود داد، که استفاده رقم‌محور آن را در گلکاری پایدار توصیه می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Bromelain Biostimulant on Physiological and Biochemical Responses of Cut Rose Cultivars under Greenhouse Conditions

نویسندگان English

Rezvan Ghasemi Chamtaghi 1
Mohamadreza salehi salmi 2
Ruhollah Abdolinejad 3
Seid Habibollah Nour-Bakhsh 4
1 Department of Horticultural Sciences Faculty of Agriculture, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan
2 Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Agricultural Sciences and Natural Resource University of Khuzestan
3 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad, Iran
4 Retired Faculty Member, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shahrekord, Iran
چکیده English

Introduction

The growing emphasis on sustainable and environmentally friendly production systems has intensified the search for effective alternatives to synthetic agrochemicals in floriculture. Among these alternatives, plant biostimulants have gained increasing attention due to their capacity to enhance plant growth, productivity, and stress resilience through the modulation of physiological and biochemical processes. Bromelain, a proteolytic enzyme complex derived primarily from pineapple tissues, has been extensively studied in medical and industrial applications; however, its potential role as a plant biostimulant remains largely unexplored. The present study aimed to investigate the physiological and biochemical responses of two commercially important cut rose (Rosa hybrida L.) cultivars, ‘Jumilia’ and ‘Tanja’, to foliar application of bromelain under greenhouse conditions, with particular emphasis on cultivar-specific responses and underlying regulatory mechanisms.

Materials and Methods

A factorial experiment was conducted using a randomized complete block design with three replications. Treatments consisted of two rose cultivars (‘Jumilia’ and ‘Tanja’) and three bromelain concentrations (0, 200, and 400 mg.l⁻¹). Bromelain was applied as a foliar spray at two critical phenological stages, namely bud emergence and the onset of petal coloration, to maximize its potential influence on vegetative growth and flower development. At the commercial harvest stage, a comprehensive set of morphological, physiological, and biochemical parameters was evaluated. Morphological traits included stem length and diameter, flower diameter, and fresh and dry biomass. Physiological measurements encompassed leaf relative water content (RWC), total soluble solids (TSS), proline accumulation, and membrane electrolyte leakage as an indicator of cellular stability. Biochemical analyses focused on antioxidant enzyme activities (superoxide dismutase, catalase, and peroxidase), oxidative stress markers (malondialdehyde and hydrogen peroxide), total phenolic content, lignin accumulation, and the activities of phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and ACC synthase, a key enzyme in ethylene biosynthesis.

Results and Discussion

The results indicated that bromelain markedly affected growth performance and metabolic regulation in cut roses, with responses strongly dependent on cultivar and application rate. In ‘Tanja’, most morphological traits showed a clear quadratic pattern, reaching maximum stem length, flower size, and biomass at 200 mg.l⁻¹, followed by a significant decline at 400 mg.l⁻¹, indicating sensitivity to excessive application. In contrast, ‘Jumilia’ exhibited a more stable and predominantly linear response, with continuous improvements in growth and yield-related traits even at the highest concentration, reflecting greater adaptive capacity to bromelain-induced metabolic modulation. Physiologically, bromelain enhanced plant water relations and osmotic adjustment in both cultivars, as evidenced by increased relative water content, proline accumulation, and total soluble solids. These effects were more pronounced and persistent in ‘Jumilia’. Elevated membrane electrolyte leakage at 400 mg.l⁻¹ in ‘Tanja’ suggested membrane destabilization and the onset of stress-related damage, indicating that this concentration exceeded its tolerance threshold. Biochemically, bromelain significantly activated antioxidant defenses, increasing superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities while reducing malondialdehyde and hydrogen peroxide levels. These responses were strongest at the intermediate concentration, reflecting optimal regulation of redox homeostasis. Bromelain also stimulated secondary metabolism by enhancing phenylalanine ammonia-lyase activity and total phenolic content in both cultivars. Lignin accumulation increased progressively in ‘Jumilia’, whereas it peaked at 200 mg.l⁻¹ in ‘Tanja’. Additionally, bromelain reduced ACC synthase activity, suggesting suppression of ethylene biosynthesis and potential improvements in senescence regulation and postharvest quality.

Conclusion

Bromelain acted as a mild eustress-inducing biostimulant, enhancing growth–defense balance via improved antioxidant activity, osmotic regulation, and secondary metabolism. ‘Jumilia’ showed greater metabolic plasticity and tolerance to higher doses, whereas ‘Tanja’ was more sensitive. Overall, 200 mg.l⁻¹ was optimal, improving physiological resilience, biochemical stability, and yield, supporting cultivar-specific application in sustainable floriculture.

کلیدواژه‌ها English

Antioxidant
Biostimulant
Cut flower
Foliar application
Lignin accumulation
Proteolytic

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 مرداد 1405