دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 1 2026 05 22 Identification of Secondary Metabolites in Malva sylvestris Extract Using LC/MS/MS and Its Impact on Milk Quality of Najdi Dairy Goats شناسایی متابولیت‌های ثانویه عصاره‌ گیاه پنیرک به روش LC/MS/MS و تأثیر آن بر کیفیت شیر بزهای نجدی شیرده 1 10 245874 10.22034/jrpsm.2026.553034.1097 FA حسین نوروزی گروه علوم دامی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان 0009-0004-8009-4322 طاهره محمدآبادی گروه علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان 0000-0002-8250-6704 مرتضی چاجی گروه علوم دامی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان Journal Article 2026 02 12 Background and Objective In recent years, the use of natural plant additives in animal nutrition has attracted attention as a safe and sustainable alternative to chemical additives. This approach is particularly important in lactating ruminants. Because milk quality depends not only on the dietary ration of the animal but also on its antioxidant status and microbial load. The mallow plant (Malva sylvestris) is native to various regions of Iran and contains various bioactive components such as phenolic compounds, flavonoids, anthocyanins, and alkaloids. These compounds have antioxidant, anti-inflammatory and antimicrobial properties and can play an effective role in improving the animal health and quality of animal products. There is limited information about the nutritional application of mallow extract on milk quality. Therefore, the objective of this study was to identify the secondary metabolites of the ethanolic extract of the mallow plant using the LC/MS/MS method and to investigate the effect of adding this extract to the diet of lactating Najdi goats on milk antioxidant capacity and microbial load. Materials and Methods The mallow plant was collected at the flowering stage. After drying the samples in the shade, extraction was performed using the maceration method with 70% ethanol at a ratio of 1:10 (weight/volume) for 24 hours at room temperature. Following filtration, the solvent was removed using a rotary evaporator, and the final extract was stored at 4 °C until further analysis. Identification of the bioactive compounds of the extract was carried out using an LC–MS/MS system (Waters, USA). For separation of the compounds, a C18 column and a mobile phase consisting of 1% formic acid in water and acetonitrile were used. The obtained data were analyzed using MassLynx software. In the animal section of the experiment, twelve lactating Najdi goats with an average body weight of 26 ± 4 kg were divided into three treatments in a completely randomized design: control group: basal diet (without extract addition), treatment one: basal diet + extract at 0.2% of daily dry matter intake, and treatment two: basal diet + extract at 0.4% of daily dry matter intake. Milk antioxidant capacity was measured using the DPPH assay, and milk microbial load was measured using the culture method on Plate Count Agar medium and colony counting. Results The results obtained from LC/MS/MS analysis showed that the ethanolic extract of the mallow plant contained 11 phenolic compounds, 4 anthocyanins, and 7 alkaloids. The identified phenolic compounds included gallic acid, benzoic acid, syringic acid, 3,4‑dimethoxycinnamic acid, p-coumaric acid, myristicin, caffeic acid, luteolin, chlorogenic acid, and apigenin. The highest concentrations were for p-coumaric acid and 3,4‑dimethoxycinnamic acid. The identified anthocyanins included malvidin‑3‑O‑glucoside, cyanidin‑3‑glucoside, delphinidin‑3‑O‑glucoside, and cyanidin‑3‑rutinoside. In addition, alkaloids such as tetrandrine and cocsuline were identified which have been reported in previous studies to exhibit antimicrobial and anti‑inflammatory properties. Supplementation of mallow extract in the diet of lactating goats caused a significant increase in milk antioxidant capacity compared with the control group, such that the highest value was observed in the treatment receiving 0.4% extract. Moreover, the milk microbial load in the treatments containing mallow extract was significantly reduced. Conclusion Based on the results of this study, the ethanolic extract of the mallow plant is rich in phenolic, anthocyanin, and alkaloid compounds with antioxidant and antimicrobial properties. Adding this extract to the diet of lactating Najdi goats improved milk antioxidant capacity and reduced milk microbial load. Therefore, mallow extract may be used as an effective natural additive in the nutrition of lactating goats in order to improve the nutritional and hygienic quality of milk. سابقه و هدف: در سال‌های اخیر، استفاده از افزودنی‌های طبیعی و گیاهی در تغذیه دام به‌عنوان جایگزینی ایمن و پایدار برای افزودنی‌های شیمیایی مورد توجه قرار گرفته است. این رویکرد به‌ویژه در نشخوارکنندگان شیرده از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا کیفیت شیر علاوه بر ترکیب جیره غذایی، به وضعیت آنتی‌اکسیدانی و بار میکروبی آن نیز وابسته است. گیاه پنیرک (Malva sylvestris) بومی مناطق مختلف ایران است که حاوی ترکیبات زیست‌فعال متعددی از جمله ترکیبات فنولی، فلاونوئیدها، آنتوسیانین‌ها و آلکالوئیدها می‌باشد. این ترکیبات دارای خواص آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی و ضد‌میکروبی بوده و می‌توانند نقش مؤثری در بهبود سلامت دام و کیفیت فرآورده‌های دامی ایفا کنند. اطلاعات محدودی درباره کاربرد تغذیه‌ای عصاره پنیرک بر کیفیت شیر وجود دارد. بنابراین، هدف از این پژوهش شناسایی متابولیت‌های ثانویه عصاره اتانولی گیاه پنیرک با استفاده از روش LC/MS/MS و بررسی اثر افزودن این عصاره به جیره بزهای نجدی شیرده بر ظرفیت آنتی‌اکسیدانی و بار میکروبی شیر بود. مواد و روش‌ها: گیاه پنیرک در مرحله گل‌دهی جمع‌آوری شد. پس از خشک‌کردن نمونه‌ها در سایه، عصاره‌گیری به روش خیساندن (Maceration) با استفاده از اتانول ۷۰ درصد و نسبت ۱۰:۱ (وزن/حجم) به مدت ۲۴ ساعت در دمای اتاق انجام گرفت. پس از صاف‌سازی، حلال با استفاده از دستگاه روتاری اواپراتور تبخیر شد و عصاره نهایی در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد برای آنالیز بعدی نگهداری گردید. شناسایی ترکیبات زیست‌فعال عصاره با استفاده از دستگاه LC/MS/MS (Waters، آمریکا) انجام شد. برای جداسازی ترکیبات، از ستون C18 و فاز متحرک شامل اسید فرمیک ۱ درصد در آب و استونیتریل استفاده گردید. داده‌ها با نرم‌افزار MassLynx تحلیل شدند. در بخش دامی آزمایش، ۱۲ رأس بز نجدی شیرده با میانگین وزن ۴ ± ۲۶ کیلوگرم در قالب طرح کاملاً تصادفی به سه تیمار تقسیم شدند: گروه کنترل: جیره پایه (بدون افزودن عصاره)، تیمار یک: جیره پایه + عصاره به میزان 2/0 درصد ماده خشک مصرفی روزانه و تیمار دو: جیره پایه + 4/0 درصد ماده خشک مصرفی روزانه. ظرفیت آنتی‌اکسیدانی شیر با آزمون DPPH و بار میکروبی شیر با روش کشت در محیط Plate Count Agar و شمارش کلنی‌ها اندازه‌گیری شد. نتایج: نتایج حاصل از آنالیز LC/MS/MS نشان داد که عصاره اتانولی گیاه پنیرک حاوی ۱۱ ترکیب فنولی، ۴ آنتوسیانین و ۷ آلکالوئید است. ترکیبات فنولی شناسایی‌شده شامل اسید گالیک، اسید بنزوئیک، اسید سیرینجیک، اسید ۳،۴‑دی‌متوکسی‌سینامیک، اسید p-کوماریک، میریستیسین، اسید کافئیک، لوتئولین، اسید کلروژنیک و آپیژنین بودند. بیشترین غلظت مربوط به اسید p-کوماریک و اسید ۳،۴‑دی‌متوکسی‌سینامیک بود. آنتوسیانین‌های شناسایی‌شده شامل مالویدین‑۳‑O-گلوکوزید، سیانیدین‑۳‑گلوکوزید، دلفینیدین‑۳‑O-گلوکوزید و سیانیدین‑۳‑روتینوزید بودند. همچنین، آلکالوئیدهایی نظیر تتراندرین و کوکسولین شناسایی شدند که طبق مطالعات پیشین دارای اثرات ضد‌میکروبی و ضد‌التهابی هستند. افزودن عصاره پنیرک به جیره بزهای شیرده موجب افزایش معنی‌دار ظرفیت آنتی‌اکسیدانی شیر نسبت به گروه کنترل شد، به‌طوری‌که بیشترین مقدار در تیمار دریافت‌کننده 4/0 درصد عصاره مشاهده گردید. همچنین، بار میکروبی شیر در تیمارهای حاوی عصاره پنیرک به‌طور معنی‌داری کاهش یافت. نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج این مطالعه، عصاره اتانولی گیاه پنیرک غنی از ترکیبات فنولی، آنتوسیانینی و آلکالوئیدی با خواص آنتی‌اکسیدانی و ضد‌میکروبی است. افزودن این عصاره به جیره بزهای نجدی شیرده موجب بهبود ظرفیت آنتی‌اکسیدانی و کاهش بار میکروبی شیر شد. بنابراین، عصاره پنیرک شاید بتواند به‌عنوان یک افزودنی طبیعی مؤثر در تغذیه بزهای شیرده به‌منظور ارتقای کیفیت تغذیه‌ای و بهداشتی شیر مورد استفاده قرار گیرد.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_245874_8721e32f7be426fb9fd2e347dbec4018.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 1 2026 05 22 Role of phytoalexins in plant-pathogen interactions نقش فیتوآلکسین‌ها در برهمکنش‌های گیاه-بیمارگر 11 33 245875 10.22034/jrpsm.2026.554730.1095 FA امین الله طهماسبی گروه کشاورزی، مجتمع آموزش عالی میناب، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران 0000-0001-5650-8303 محمد حامد قدوم پاریزی پور گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران. اشکان عسگری گروه کشاورزی، مجتمع آموزش عالی میناب، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران. Journal Article 2026 01 03 Background and Objective: Plant pathogens annually cause significant losses in agricultural crop yield and quality. In response to these threats, plants have evolved a sophisticated defense system, among which the synthesis of phytoalexins represents one of the most critical mechanisms. Phytoalexins are low-molecular-weight antimicrobial compounds (plant-specific secondary metabolites) that are produced in substantial quantities following stimulation by pathogenic agents, mechanical injury, or chemical elicitors. Given the ongoing climate change and the development of pure-line cultivars, which have contributed to an increased prevalence of plant diseases, a comprehensive understanding of plant defense mechanisms—including the biosynthetic pathways of phytoalexins—is essential for developing novel disease management strategies. The present review aims to investigate the chemical structures, biosynthesis, regulatory mechanisms, and functional roles of phytoalexins in plant defense and resistance against phytopathogenic agents. Materials and Methods: This review article was compiled through the examination, analysis, and synthesis of scientific studies and reports published in the field of phytoalexins, their biosynthetic pathways, regulatory mechanisms, plant–pathogen interactions, and biotechnological applications. Findings from authoritative research were reviewed and analyzed with the aim of providing a comprehensive overview of the role of phytoalexins in plant defense against phytopathogens. Results: Phytoalexins are synthesized by healthy cells adjacent to damaged tissues in response to signaling compounds released from compromised cells, and they subsequently accumulate at infection sites. To date, over 300 chemical compounds exhibiting phytoalexin characteristics have been identified across more than 30 plant families, displaying remarkable structural diversity. These compounds belong to various chemical groups, including alkaloids, terpenoids, flavonoids, isoflavonoids, phenolics, and indole-derived compounds. The biosynthesis of phytoalexins occurs through diverse metabolic pathways, including the shikimate pathway, the phenylpropanoid–polyketide pathway, and the acetate–malonate pathway. Regulation of phytoalexin biosynthesis is governed by a complex transcriptional network involving four major transcription factor families—WRKY, MYB, ERF, and NAC—which directly or indirectly activate the expression of biosynthetic genes. Studies have demonstrated that abscisic acid (ABA) can suppress phytoalexin biosynthesis through the induction of PP2C phosphatases and dephosphorylation of MAP kinases. Phytoalexins exhibit broad-spectrum antimicrobial activity against fungi, bacteria, viruses, and nematodes. Their modes of action include disruption of pathogen cell walls, plasma membrane impairment, inhibition of cellular respiration, induction of apoptosis, suppression of tubulin polymerization, and inhibition of mycelial growth and spore germination. Certain phytoalexins, such as resveratrol, scopoletin, and glyceollin, also possess notable pharmacological activities beyond their antimicrobial properties, including antioxidant, anticancer, and neuroprotective effects. Plant pathogens have evolved various counter-defense mechanisms to overcome phytoalexin toxicity, including enzymatic detoxification (via oxidation, reduction, hydroxylation, demethylation, and glycosylation), biotransformation into less toxic metabolites, and suppression of phytoalexin synthesis. Enzymes such as cytochrome P450 monooxygenases, glutathione S-transferases, and glycosyltransferases are implicated in these processes. Additionally, plant cells possess intrinsic mechanisms to limit phytoalexin concentrations—including feedback inhibition of biosynthesis and metabolic degradation—to prevent potential autotoxic effects. Genetic engineering of phytoalexin biosynthetic pathways through the transfer of key genes, such as stilbene synthase (STS) from grapevine into other plant species, has been shown to enhance disease resistance. Transgenic expression of STS genes in tobacco, tomato, rice, and Arabidopsis has resulted in increased resveratrol production and enhanced resistance against fungal pathogens. Furthermore, manipulation of biosynthetic genes and their cognate transcriptional regulators has led to increased phytoalexin accumulation and enhanced plant resistance. Gene silencing of biosynthetic genes, such as isoflavone synthase in soybean, has resulted in a marked reduction in phytoalexin levels and a concomitant increase in pathogen susceptibility. Conclusion: Phytoalexins are among the most important inducible plant secondary metabolites that, owing to their extensive structural diversity and broad-spectrum antimicrobial activity, play an essential role in plant defense against various phytopathogens. The precise regulation of their biosynthesis through complex gene regulatory networks, transcription factors, and phytohormones underscores their significance in the plant immune system. Furthermore, understanding the detoxification and evasion mechanisms employed by pathogens to counteract phytoalexin effects provides a valuable foundation for the development of novel plant disease control strategies. The findings of this review indicate that the identification of genes and regulatory components involved in biosynthetic pathways, coupled with the application of advanced genomic, transcriptomic, and genetic engineering technologies, can contribute to the development of resistant cultivars, reduced dependence on chemical pesticides, improved sustainable management of plant diseases, and the expansion of pharmaceutical applications for certain phytoalexins. سابقه و هدف: بیمارگرهای گیاهی سالانه خسارات قابل توجهی به عملکرد و کیفیت محصولات کشاورزی وارد می‌کنند. در پاسخ به این تهدیدات، گیاهان سیستم دفاعی پیچیده‌ای تکامل داده‌اند که یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌های آن، سنتز فیتوآلکسین‌هاست. فیتوآلکسین‌ها ترکیبات ضدمیکروبی با وزن مولکولی پایین (متابولیت‌های ثانویه اختصاصی گیاه) هستند که به مقدار قابل توجهی پس از تحریک توسط عوامل بیماریزا، آسیب‌های مکانیکی یا شیمیایی تولید می‌شوند. با توجه به تغییرات اقلیمی و توسعه واریته‌های خالص گیاهی که منجر به افزایش شیوع بیماری‌ها می‌شود، درک عمیق مکانیسم‌های دفاعی گیاهان از جمله مسیرهای بیوسنتزی فیتوآلکسین‌ها برای توسعه راهبردهای نوین مدیریت بیماری‌ها ضروری است. هدف این مطالعه مروری جامع، بررسی ساختار شیمیایی، بیوسنتز، مکانیسم‌های تنظیمی و نقش فیتوآلکسین‌ها در دفاع و مقاومت گیاه در برابر عوامل بیماریزای گیاهی می‌باشد. مواد و روش‌ها: این مقاله به‌صورت مروری و با بررسی، تحلیل و تلفیق مطالعات و گزارش‌های علمی منتشرشده در زمینه فیتوآلکسین‌ها، مسیرهای بیوسنتزی، مکانیسم‌های تنظیمی، برهم‌کنش‌های گیاه–بیمارگر و کاربردهای زیست‌فناورانه آن‌ها تدوین شده است. یافته‌های پژوهش‌های معتبر با هدف ارائه تصویری جامع از نقش فیتوآلکسین‌ها در دفاع گیاهان در برابر بیمارگرهای گیاهی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. یافته‌ها: فیتوآلکسین‌ها توسط سلول‌های سالم مجاور سلول‌های آسیب‌دیده در پاسخ به ترکیبات منتشرشده از سلول‌های تخریب‌شده تولید می‌شوند و در نواحی آلوده تجمع می‌یابند. تاکنون بیش از ۳۰۰ ترکیب شیمیایی با ویژگی‌های فیتوآلکسین در بیش از ۳۰ خانواده گیاهی شناسایی شده است که از تنوع ساختاری قابل توجهی برخوردارند. این ترکیبات در گروه‌های شیمیایی مختلفی نظیر آلکالوئیدها، ترپنوئیدها، فلاونوئیدها، ایزوفلاونوئیدها، فنول‌ها و ترکیبات ایندول قرار می‌گیرند. بیوسنتز فیتوآلکسین‌ها از مسیرهای متابولیکی متنوعی شامل مسیر شیکیمات، مسیر فنیل‌پروپانوئیک-پلی‌مالونیک اسید و مسیر استات-مالونات انجام می‌شود. تنظیم بیوسنتز فیتوآلکسین توسط شبکه پیچیده‌ای از فاکتورهای رونویسی از چهار خانواده اصلی WRKY، MYB، ERF و NAC انجام می‌شود که به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم ژن‌های بیوسنتزی را فعال می‌کنند. مطالعات نشان داده‌اند که ABA می‌تواند از طریق القای PP2C و دفسفریلاسیون MAP کینازها، بیوسنتز برخی فیتوآلکسین‌ها را مهار کند. فیتوآلکسین‌ها فعالیت ضدمیکروبی وسیعی در برابر قارچ‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و نماتدها نشان می‌دهند. مکانیسم‌های عمل آنها شامل تخریب دیواره سلولی بیمارگرها، اختلال در غشای پلاسمایی، مهار تنفس سلولی، القای آپوپتوز، مهار پلیمریزاسیون توبولین، بازدارندگی رشد میسلیومی و جوانه‌زنی اسپور می‌باشد. برخی از فیتوآلکسین‌ها مانند رزوراترول، اسکوپولتین و گلیسئولین علاوه بر خواص ضدمیکروبی، دارای فعالیت‌های دارویی قابل توجهی نظیر اثرات آنتی‌اکسیدانی، ضدسرطانی و محافظت‌کننده عصبی هستند. بیمارگرهای گیاهی مکانیسم‌های مختلفی برای مقابله با فیتوآلکسین‌ها تکامل داده‌اند که شامل سم‌زدایی آنزیمی (از طریق اکسیداسیون، احیا، هیدروکسیلاسیون، دمتیلاسیون و گلوکوزیلاسیون)، بیوترانسفورماسیون به متابولیت‌های کم‌سمت‌تر و سرکوب سنتز فیتوآلکسین می‌شود. آنزیم‌هایی مانند سیتوکروم P450، گلوتاتیون ترانسفرازها و گلوکوزیل ترانسفرازها در این فرآیندها نقش دارند. همچنین سلول‌های گیاهی دارای مکانیسم‌های محدودکننده غلظت فیتوآلکسین شامل بازدارندگی بیوسنتز و تجزیه متابولیت‌ها هستند تا از سمیت احتمالی خودی جلوگیری کنند. مهندسی ژنتیک مسیرهای بیوسنتزی فیتوآلکسین با انتقال ژن‌های کلیدی مانند استیلبن سنتاز (STS) از انگور به گیاهان دیگر، مقاومت در برابر بیماری‌ها را افزایش داده است. بیان تراریخته ژن‌های STS در توتون، گوجه‌فرنگی، برنج و آرابیدوپسیس منجر به افزایش تولید رزوراترول و مقاومت در برابر بیمارگرهای قارچی شده است. همچنین دستکاری ژن‌های بیوسنتزی و فاکتورهای رونویسی تنظیم‌کننده موجب افزایش تولید فیتوآلکسین و مقاومت گیاه شده است. خاموشی ژن‌های بیوسنتزی مانند ایزوفلاون سنتاز در سویا منجر به کاهش چشمگیر میزان فیتوآلکسین و افزایش حساسیت به بیمارگرها شده است. نتیجه‌گیری: فیتوآلکسین‌ها از مهم‌ترین متابولیت‌های ثانویه القاشونده گیاهی هستند که با برخورداری از تنوع ساختاری زیاد و فعالیت ضدمیکروبی گسترده، نقش اساسی در دفاع گیاهان در برابر عوامل بیماری‌زای مختلف ایفا می‌کنند. تنظیم دقیق بیوسنتز این ترکیبات توسط شبکه‌های پیچیده ژنی، فاکتورهای رونویسی و هورمون‌های گیاهی، بیانگر اهمیت آن‌ها در سامانه ایمنی گیاه است. از سوی دیگر، شناخت مکانیسم‌های سم‌زدایی و فرار بیمارگرها از اثر فیتوآلکسین‌ها، زمینه مناسبی برای توسعه راهبردهای نوین کنترل بیماری‌های گیاهی فراهم می‌کند. نتایج این مرور نشان می‌دهد که شناسایی ژن‌ها و عوامل تنظیم‌کننده مسیرهای بیوسنتزی، همراه با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین ژنومیک، ترنسکریپتومیک و مهندسی ژنتیک، می‌تواند به تولید ارقام مقاوم، کاهش وابستگی به سموم شیمیایی، بهبود مدیریت پایدار بیماری‌های گیاهی و توسعه کاربردهای دارویی برخی فیتوآلکسین‌ها کمک کند.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_245875_5644f28186464d2ae40852fc9e1ce892.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 1 2026 05 22 Study on the efficiency of Agrobacterium strains (Agrobacterium rhizogenes ( and different types of explants on the transformation efficiency and antioxidant capacity of hairy roots of valerian (Valeriana officinalis L) بررسی کارایی سویه‌های اگروباکتریوم (Agrobacterium rhizogenes) و انواع ریز نمونه‌ بر بازده تراریختی و ظرفیت آنتی اکسیدانی ریشه‌های مویین گیاه سنبل‌الطیب (Valeriana officinalis L.) 35 47 245876 10.22034/jrpsm.2026.562414.1102 FA راضیه بیگلری فراش گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، ایران عزیزاله خیری گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران 0000-0002-5527-6544 زهرا قهرمانی گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران خدیجه باقری گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران فرهنگ رضوی گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران Journal Article 2026 01 25 Background and objective: Production of hairy roots through Agrobacterium rhizogenes is an effective and sustainable method for the production of secondary metabolites in medicinal plants. Valerian (Valeriana officinalis L.) is a suitable candidate for biotechnology studies due to its valuable medicinal compounds such as valpotriates and valerenic acids. The aim of this study was to investigate the interaction effect of explant type and different strains of Agrobacterium rhizogenes on the growth indices and antioxidant capacity of hairy roots of this plant. Materials and Methods: The experiment was carried out as a factorial in a completely randomized design with two factors of explants (roots, stems and leaves) and bacterial strains (MSU), A4, A13 and ATCC). Standard seeds of the plant were cultured in MS medium. Bacterial strains were cultured in LB medium containing rifampicin and the final suspension was prepared with a concentration of 1×10^8 cells/ml in liquid MS medium. One-month-old explants were inoculated for 30 minutes in a bacterial suspension containing 100 mg/l of acetosyringone. After a 48-hour co-cultivation period on solid MS medium, excess bacteria were removed by washing in a medium containing cefotaxime. The parameters of induction percentage, root formation rate, number of roots per explant and dry weight of hairy roots were measured. Root transformation was confirmed by DNA extraction and amplification of the rolB gene by PCR using specific primers and a standard temperature program. Antioxidant activity Methanolic extracts of roots were measured by DPPH radical scavenging method. Data were analyzed with SAS software and means were compared by Duncan test. Findings: The results showed that the interaction effect of explant and strain on all measured traits was significant. The highest percentage of hairy root induction (%3.99) was obtained in the combination of root explant and MSU strain and the lowest (%7.48) belonged to the stem inoculated with ATCC strain. The fastest emergence of hairy roots (5 days after inoculation) was observed in root explant and MSU strain and the slowest induction (average 26 days) belonged to stem and ATCC strain. MSU strain induced the highest number of roots (maximum 7 in each explant) in all organs. However, the highest dry weight of hairy roots (0.22 g) was in leaf explant and in all three strains MSU, A4 and A13 was obtained. Hairy roots derived from leaves in all strains showed the highest antioxidant activity (64.08% inhibition) and roots derived from root explants showed the lowest activity (36.21%). The presence of a specific band of 780 bp of the rolB gene in the PCR product confirmed the successful transformation of all studied roots. Conclusion: The results of this study showed that the optimal selection of the combination of explant and bacterial strain is a determining factor in the success of transformation and production of hairy roots in valerian. The MSU strain was identified as the most efficient strain in terms of induction percentage, formation rate and number of roots, while the leaf explant was superior in achieving maximum biomass and antioxidant activity. This study is an effective step towards standardizing the protocol for producing valerian hairy roots as a sustainable and cost-effective alternative for extracting medicinal compounds from this valuable plant. سابقه و هدف: تولید ریشه‌های مویین از طریق آگروباکتریوم‌ریزوژنز، روشی مؤثر و پایدار برای تولید متابولیت‌های ثانویه در گیاهان دارویی است. سنبل‌الطیب (Valeriana officinalis L.) با دارا بودن ترکیبات دارویی ارزشمند همچون والپوتریات‌ها و اسیدهای والرنیک، کاندیدای مناسبی برای مطالعات بیوتکنولوژی است. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر متقابل نوع ریزنمونه و سویه‌های مختلف آگروباکتریوم‌ رایزوژنز بر شاخص‌های رشدی و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی ریشه‌های مویین این گیاه بود. مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو فاکتور ریزنمونه (ریشه، ساقه و برگ) و سویه باکتری (MSU، A4، A13 وATCC) انجام شد. بذرهای استاندارد گیاه، در محیط MS کشت شدند. سویه‌های باکتری در محیط LB حاوی ریفامپیسین کشت داده شدند و سوسپانسیون نهایی با غلظت 10⁸×1CFU/ml سلول در میلی‌لیتر در محیط MS مایع تهیه شد. ریزنمونه‌های یکماهه به مدت ۳۰ دقیقه در سوسپانسیون باکتری حاوی ۱۰۰ میلی‌گرم در لیتر استوسیرینگون تلقیح شدند. پس از دوره هم‌کشتی ۴۸ ساعته بر روی محیط MS جامد، باکتری‌های اضافی با شستشو در محیط حاوی سفوتاکسیم حذف شدند. پارامترهای درصد القا، سرعت تشکیل ریشه، تعداد ریشه در هر ریزنمونه و وزن خشک ریشه‌های مویین اندازه‌گیری شدند. تراریختی ریشه‌ها با استخراج DNA و تکثیر ژن rolB به روش PCR با استفاده از آغازگرهای اختصاصی و برنامه دمایی استاندارد تأیید گردید. فعالیت آنتی‌اکسیدانی عصاره‌های متانولی ریشه‌ها با روش مهار رادیکال DPPH سنجیده شد. داده‌ها با نرم‌افزار SAS تجزیه و تحلیل و مقایسه میانگین‌ها با آزمون دانکن انجام شد. نتایج: نتایج نشان داد که اثر متقابل ریزنمونه و سویه بر تمامی صفات اندازه‌گیری‌شده معنی‌دار بود. بیشترین درصد القای ریشه مویین (٪99/3) در ترکیب ریزنمونه ریشه و سویه MSU حاصل شد و کمترین میزان (٪48/7) متعلق به ساقه تلقیح‌شده با سویه ATCC بود. سریع‌ترین ظهور ریشه‌های مویین (۵ روز پس از تلقیح) در ریزنمونه ریشه و سویه MSU مشاهده شد و کندترین القا (میانگین ۲۶ روز) به ساقه و سویه ATCC تعلق داشت. سویه MSU در تمامی اندام‌ها بیشترین تعداد ریشه (حداکثر ۷ عدد در هر ریز نمونه) را القا نمود. با این حال، بیشترین وزن خشک ریشه‌های مویین (۰.۲۲ گرم) در ریزنمونه برگ و در هر سه سویهMSU ، A4 و A13 به دست آمد. ریشه‌های مویین حاصل از برگ در تمامی سویه‌ها بالاترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی (٪64/08 مهار) و ریشه‌های مشتق‌شده از ریزنمونه ریشه کمترین فعالیت (٪36/21) را نشان دادند. حضور باند اختصاصی ۷۸۰ جفت بازی ژن rolB در محصولPCR ، تراریختی موفق تمامی ریشه‌های مورد مطالعه را تأیید کرد. نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که انتخاب بهینه‌ی ترکیب ریزنمونه و سویه باکتری، عاملی تعیین‌کننده در موفقیت تراریختی و تولید ریشه‌های مویین در سنبل‌الطیب است. سویه MSU به عنوان کارآمدترین سویه از نظر درصد القا، سرعت تشکیل و تعداد ریشه شناخته شد، در حالی که ریزنمونه برگ برای دستیابی به حداکثر زیست‌توده و فعالیت آنتی‌اکسیدانی برتر بود. این مطالعه گامی مؤثر در جهت استانداردسازی پروتکل تولید ریشه‌های مویین سنبل‌الطیب به عنوان جایگزینی پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای استخراج ترکیبات دارویی این گیاه ارزشمند است. .

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_245876_697daf9d5cbec64e372473b91af794f3.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 1 2026 05 22 Effect of Sample Preparation Conditions on the Efficiency of Cold Plasma Pretreatment in the Extraction of Bioactive Compounds from Marjoram (Origanum vulgare) تأثیر شرایط آماده‌سازی نمونه بر کارایی پیش‌تیمار پلاسمای سرد در استخراج ترکیبات زیست‌فعال از مرزنجوش (Origanum vulgare) 49 61 245877 10.22034/jrpsm.2026.565335.1103 FA سعیده محتشمی استادیار گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران 0000-0001-6744-9716 محسن دلوی اصفهان گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران 0000-0002-9140-331X Journal Article 2025 12 24 Background and Objectives: Marjoram (Origanum vulgare) is an important medicinal plant belonging to the Lamiaceae family, widely cultivated in Mediterranean regions and Iran. The aerial parts of this plant are rich in essential oils and valuable phenolic compounds and, due to the presence of thymol, it has been extensively used in traditional medicine. Efficient and selective extraction of volatile and non-volatile compounds from plant matrices is often associated with limitations such as thermal degradation of chemical constituents, prolonged extraction time, high consumption of organic solvents, and the risk of degradation of sensitive biomolecules. Therefore, the development of green and non-thermal extraction approaches aimed at enhancing extraction efficiency while preserving bioactivity is of great importance for the food and pharmaceutical industries. Cold plasma pretreatment has recently emerged as a promising technique for improving the extraction of bioactive compounds from medicinal plants, and several studies have reported its effectiveness. The present study was conducted to investigate the effect of different sample preparation conditions during the cold plasma pretreatment stage on the extraction of bioactive constituents from the aerial parts of marjoram. Cold plasma, as a novel technology, has demonstrated a significant potential to enhance the extraction process through the generation of reactive oxygen and nitrogen species and the induction of microstructural modifications in the cell wall and cellular matrix, leading to increased tissue permeability and facilitating solvent penetration and the release of secondary plant metabolites. Methodology: This study was conducted in a completely randomized design with four treatments and three replications. The treatments included dried powdered samples without solvent, dried unpowdered samples without solvent, powdered samples with solvent that were subjected to plasma pretreatment before extraction, and a control sample without plasma pretreatment. In this research, a dielectric barrier discharge (DBD) cold plasma system manufactured in Iran (Kavoshyaran Company, Enhanced Tech-18A model) was used. After treatment application, extraction was carried out using 70% methanol at a ratio of 5:1 (solvent volume to sample weight) by the maceration method. The antioxidant activity of the samples was evaluated using the free radical scavenging assay based on DPPH. Total phenolic content was determined using the Folin–Ciocalteu reagent, and the results were expressed as milligrams of gallic acid equivalent per gram of dry sample weight. The amounts of flavones, flavonols, and total flavonoids were determined by the colorimetric method using aluminum chloride reagent, with quercetin used as the standard. Total tannin content was determined using the colorimetric method based on vanillin–hydrochloric acid reagent, and the results were reported as milligrams of catechin equivalent per gram of dry sample weight. Total carbohydrate content was measured by the colorimetric method using anthrone reagent, with pure glucose as the standard. The data obtained from the measurement of different traits were analyzed using JMP software, and mean comparisons were performed using Tukey’s test. Results: The results indicated that sample preparation conditions had a significant effect on most phytochemical attributes. The powdered samples treated with solvent exhibited the highest antioxidant activity (79.21%) and the greatest contents of flavones and flavonols (0.81 mg quercetin equivalents g⁻¹ dry weight), total phenolics (93.36 mg gallic acid equivalents g⁻¹ dry weight), and total flavonoids (10.37 mg quercetin equivalents g⁻¹ dry weight). In contrast, the lowest values for most compounds were observed in powdered samples without solvent. The addition of solvent increased antioxidant activity by 34.94% and total phenolic content by 26.37%. The highest tannin content (6.80 mg catechin equivalents g⁻¹ dry weight) was recorded in powdered samples without solvent, whereas the lowest value (3.41 mg catechin equivalents g⁻¹ dry weight) was observed in non-powdered samples without solvent, with no significant difference compared to the control and powdered samples with solvent. Unlike other measured traits, powdering the samples without solvent led to a 99.41% increase in tannin content. These findings suggest that powdering the samples in the presence of solvent during cold plasma pretreatment enhances the release and extraction of most secondary metabolites, while tannins respond differently. Conclusion: The findings of this study demonstrated that cold plasma pretreatment combined with powdered sample preparation in the presence of solvent is the most effective approach for extracting secondary metabolites from marjoram extracts, including phenolic compounds, flavonoids, tannins, and total carbohydrates. This strategy can be considered a green and efficient method for producing plant extracts with high bioactivity. However, further optimization of plasma and extraction parameters, as well as evaluation of extract quality and stability, is required to facilitate industrial-scale applications. Overall, the results highlight that appropriate selection of sample preparation conditions in plasma-based processes plays a crucial role in determining the composition and quality of marjoram extracts. سابقه و هدف: مرزنجوش (Origanum vulgare) یکی از گیاهان دارویی مهم مربوط به خانواده نعنائیان است که در مناطق مدیترانه‌ای و ایران کشت می‌شود. پیکره رویشی این گیاه حاوی اسانس‌ و ترکیبات فنلی ارزشمند بوده و به دلیل وجود تیمول، کاربرد گسترده‌ای در طب سنتی دارد. استخراج کارآمد و انتخابی ترکیبات فرّار و غیرفرّار از ماتریکس‌های گیاهی همواره با محدودیت‌هایی نظیر تغییر در ترکیب شیمیایی بر اثر حرارت، طولانی بودن فرآیند استخراج، مصرف بالای حلال‌های آلی و احتمال تخریب بیومولکول‌های حساس مواجه است؛ ازاین‌رو توسعه روش‌های سبز و غیرگرمایی با هدف افزایش کارایی استخراج و حفظ فعالیت زیستی ترکیبات، برای صنایع غذایی و دارویی از اهمیت بالایی برخوردار است. پیش‌تیمار پلاسمای سرد به‌عنوان روشی نوظهور در بهبود استخراج ترکیبات زیست‌فعال گیاهان دارویی مطرح می‌باشد و برخی محققین تحقیقاتی را در این زمینه انجام داده‌اند. پژوهش حاضر به‌منظور بررسی تاثیر حالت‌های مختلف آماده‌سازی نمونه در مرحله پیش‌تیمار پلاسما بر استخراج مواد مؤثره از پیکره رویشی مرزنجوش انجام شد. پلاسمای سرد به‌عنوان یک فناوری نوین، توانایی قابل‌توجهی در بهبود فرآیند استخراج ترکیبات زیست‌فعال از گیاهان دارویی نشان داده است؛ به‌طوری‌که از طریق تولید گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن و القای تغییرات میکروساختاری در دیواره و ماتریکس سلولی، نفوذپذیری بافت افزایش یافته و در نتیجه، نفوذ حلال و آزادسازی متابولیت‌های ثانویه گیاهی با سرعت و کارایی بیشتری انجام می‌گیرد. مواد و روشها: این مطالعه در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تیمار و سه تکرار اجرا شد. تیمارها شامل نمونه خشک پودر شده بدون حلال، نمونه خشک پودر نشده بدون حلال، نمونه پودر شده با حلال که قبل از عصاره‌گیری در معرض پیش‌تیمار پلاسما قرار گردند و یک نمونه شاهد که بدون پیش‌تیمار پلاسما بود. در این تحقیق از دستگاه پلاسمای سرد تخلیه دی‌الکتریک (DBD) ساخت کشور ایران (شرکت کاوش یاران، مدل Enhanced Tech-18A) استفاده شد. پس از اعمال تیمارها، عصاره‌گیری با استفاده از متانول ۷۰ درصد با نسبت پنج به یک (حجمی-وزنی حلال به نمونه) به روش خیساندن انجام شد. ارزیابی فعالیت آنتی‌اکسیدانی نمونه‌ها، با استفاده از آزمون مهار کردن رادیکال‌های آزاد با استفاده از DPPHانجام شد. میزان ترکیبات فنلی کل با استفاده از معرف فولین–سیوکالتئو انجام شد و نتایج به صورت میلی‌گرم معادل گالیک اسید در هر گرم وزن خشک نمونه اندازه‌گیری شد. تعیین مقادیر فلاون‌ها و فلاونول‌ها و فلاونوئیدها بر اساس روش رنگ سنجی با استفاده از معرف کلرید آلومینیوم انجام شد و از کوئرستین به عنوان استاندارد استفاده گردید. تعیین محتوای تانن کل، با استفاده از روش رنگ‌سنجی مبتنی بر معرف وانیلین ـ اسیدکلریدریک انجام شد و نتایج به‌صورت میلی‌گرم معادل کاتکین در هر گرم وزن خشک نمونه گزارش گردید. مقدار کربوهیدرات کل، بر اساس روش رنگ سنجی با استفاده از معرف آنترون و گلوکز خالص به عنوان استاندارد اندازه‌گیری شد. دادههای بدست آمده از اندازهگیری صفات مختلف با استفاده از نرم افزار جامپ (JMP) و مقایسه میانگین دادهها با استفاده از آزمون توکی (Tukey) انجام شد. نتایج: نتایج نشان داد نوع آماده‌سازی نمونه تاثیر معنیداری بر غلظت بیشتر شاخص‌های فیتوشیمیایی داشت. تیمار پودر شده همراه با حلال بیشترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی (21/79 درصد) و بالاترین مقادیر فلاون‌ها و فلاونولها (81/0 میلیگرم معادل کوئرستین بر گرم نمونه خشک)، ترکیبات فنلی (36/93 میلیگرم معادل گالیکاسید بر گرم نمونه خشک) و فلاونوئیدهای کل (37/10 میلیگرم معادل کوئرستین بر گرم نمونه خشک) را نشان داد؛ درحالی‌که کمترین مقادیر اغلب ترکیبات در نمونه پودر شده بدون حلال مشاهده شد. اضافه کردن حلال باعث افزایش 94/34 درصدی فعالیت آنتی‌اکسیدانی اضافه کردن و افزایش 37/26 درصدی در میزان ترکیبات فنلی عصاره گردید. همچنین بالاترین میزان تانن (80/6 میلیگرم معادل کاتکین بر گرم نمونه خشک) مربوط به تیمار پودر شده بدون حلال بود. درحالیکه کمترین میزان (41/3 میلیگرم) مربوط به نمونه پودر شده بدون حلال بود که اختلاف معنیداری با تیمارهای شاهد و نمونه پودر شده با حلال نداشت. در رابطه با تانن، برخلاف سایر صفات اندارهگیری شده، پودر کردن نمونهها بدون اضافه کردن حلال باعث افزایش 41/99 درصدی میزان ترکیبات تاننی گردید. این نتایج بیانگر آن است که پودر شدن همراه با حضور حلال در مرحله پیش‌تیمار پلاسما، آزادسازی و استخراج اغلب متابولیت‌های ثانویه را تقویت می‌کند؛ در حالی‌که پاسخ تانن‌ها به این شرایط متفاوت بود. نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان داد که جهت استخراج متابولیت‌های ثانویه موجود در عصاره مرزنجوش مانند ترکیبات فنولی، فلاونوئیدها، ترکیبات تاننی و کربوهیدرات کل، کاربرد پیش‌تیمار پلاسمای سرد و آماده‌سازی نمونه به شکل پودر شده همراه با حلال، مطلوب‌ترین گزینه می‌باشد. این راهکار می‌تواند به‌عنوان یک روش سبز و کارآمد در استخراج عصاره‌های گیاهی با فعالیت زیستی بالا مورد توجه قرار گیرد؛ با این‌حال برای تعمیم نتایج به مقیاس صنعتی، نیاز به بهینه‌سازی دقیق پارامترهای پلاسما و استخراج و بررسی کیفیت و پایداری عصاره وجود دارد. بر اساس یافته‌های حاضر، انتخاب شرایط مناسب آماده‌سازی نمونه در فرایندهای مبتنی بر پلاسما می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در ترکیب و کیفیت عصاره مرزنجوش داشته باشد.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_245877_481030156e8b6c72222fd5fe9dfce28b.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 1 2026 05 22 Evaluation of Seed Priming on Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) Germination Behavior and Enzymatic Activities Under Lead Nitrate Stress Conditions ارزیابی پرایمینگ بذر بر رفتار جوانه‌زنی گیاه کینوا (Chenopodium quinoa Willd.) و فعالیت‌های آنزیمی در شرایط تنش نیترات سرب 63 83 248210 10.22034/jrpsm.2026.583542.1115 FA فاطمه جهانبخشی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران. علیرضا ابدالی مشهدی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران. 0000-0002-0759-8768 سید امیر موسوی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران امین لطفی جلال آبادی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران 0000-0002-8427-0002 Journal Article 2026 02 02 Background and Objective: In recent decades, the increasing concentration of heavy metals in agricultural soils due to industrial and anthropogenic activities has emerged as a major environmental challenge. Lead (Pb), as one of the most persistent and toxic heavy metals, exerts destructive effects on early growth stages, particularly germination and seedling establishment, by inducing oxidative stress, disrupting water uptake, and impairing metabolic activities. Quinoa, a pseudo-cereal with high nutritional value and resilience to adverse conditions, holds great promise for cultivation in stressed environments; however, it remains sensitive to Pb toxicity during its early growth phases. Seed priming technology represents a modern and cost-effective strategy to address this challenge. Despite various studies, the simultaneous efficiency of different iron sources (especially nanoparticles) and calcium in mitigating Pb toxicity in Quinoa has received limited attention. Therefore, this study aimed to evaluate and compare the effects of priming with nano-iron, iron chloride, and calcium sulfate on germination indices, antioxidant defense system activity, and Pb accumulation in Quinoa seedlings. Materials and Methods: This factorial experiment, based on a completely randomized design with three replications, was conducted in 2024 at the Seed Technology Laboratory of Khuzestan University. Priming treatments included iron chloride (FeCl₃) and nano-iron at 0, 4, 6, 8, and 10 mg/kg, and calcium sulfate (CaSO₄) at 0, 0.5, 1, 1.5, and 2 mM. Seeds were immersed for 6 hours. After priming, seeds were exposed to Pb nitrate stress levels (0, 20, 40, 80, and 100 mg/kg) in a germinator. Germination was monitored daily for one week. Morphological parameters (radicle and plumule length) were measured using Digimizer software. Standard indices, germination percentage (GP), germination rate (GR), mean germination time (MGT), and seedling vigor index (SVI) were calculated. Antioxidant enzyme activities (catalase, CAT; peroxidase, POD) were measured spectrophotometrically. Pb accumulation in tissues was determined via atomic absorption spectrophotometry after acid digestion. Statistical analysis used SAS software, with means compared using LSD test (P<0.05). The slicing method analyzed interaction effects at different stress levels. Findings: Analysis of variance results indicated that all studied indices were significantly affected by both Pb stress and priming treatments. Increased lead nitrate concentrations led to a sharp decline in GP, GR, and SVI, while significantly increasing MGT. Conversely, priming treatments neutralized a major portion of these inhibitory effects. at 1–2 mM was the superior treatment for improving germination indices, maintaining a germination percentage of 93% even under the highest Pb stress level. Regarding morphological traits, iron priming exhibited higher efficiency. Nano-iron at 6 mg/kg had the most significant impact on enhancing plumule and radicle length under mild and moderate stress, while at 10 mg/kg performed better in maintaining seedling vigor under severe stress conditions. Biochemical assessments revealed that as Pb stress intensified, the activities of CAT and POD increased as a defense mechanism. Priming treatments (especially 10 mg/kg and 2 mM ) significantly boosted these enzyme activities compared to the non-primed control, contributing to reduced oxidative damage and enhanced cell membrane stability. Another crucial finding was the impact of priming on heavy metal content; atomic absorption analysis demonstrated that priming with 10 mg/kg reduced Pb accumulation in seedling tissues by approximately 48% at the highest stress level. This phenomenon maybe results from the competitive inhibition between iron and lead ions at uptake sites and improved membrane integrity in primed seeds. Conclusion: This research confirmed that while lead stress imposes severe constraints on the early establishment of quinoa, seed priming with calcium and iron elements serves as an efficient strategy to mitigate this toxicity. Calcium sulfate not only improves primary physical and enzymatic processes through calcium ions but also contributes to lead detoxification via its sulfate moiety; by providing the essential sulfur foundation required to strengthen the antioxidant defense system, it effectively ensures optimal germination speed and percentage. Conversely, iron priming (particularly nano-iron at low doses and iron chloride at high doses) stimulates seedling growth and enhances seed vigor. Notably, exhibited a distinct superiority in promoting enzymatic activities (catalase and peroxidase), demonstrating significant efficiency in boosting the antioxidant defense system and restricting the excessive entry of lead into plant tissues. Consequently, the application of these priming treatments is recommended for improving quinoa establishment in soils contaminated with heavy metals Background and Objective: In recent decades, the increasing concentration of heavy metals in agricultural soils due to industrial and anthropogenic activities has emerged as a major environmental challenge. Lead (Pb), as one of the most persistent and toxic heavy metals, exerts destructive effects on early growth stages, particularly germination and seedling establishment, by inducing oxidative stress, disrupting water uptake, and impairing metabolic activities. Quinoa, a pseudo-cereal with high nutritional value and resilience to adverse conditions, holds great promise for cultivation in stressed environments; however, it remains sensitive to Pb toxicity during its early growth phases. Seed priming technology represents a modern and cost-effective strategy to address this challenge. Despite various studies, the simultaneous efficiency of different iron sources (especially nanoparticles) and calcium in mitigating Pb toxicity in Quinoa has received limited attention. Therefore, this study aimed to evaluate and compare the effects of priming with nano-iron, iron chloride, and calcium sulfate on germination indices, antioxidant defense system activity, and Pb accumulation in Quinoa seedlings. Materials and Methods: This factorial experiment, based on a completely randomized design with three replications, was conducted in 2024 at the Seed Technology Laboratory of Khuzestan University. Priming treatments included iron chloride (FeCl₃) and nano-iron at 0, 4, 6, 8, and 10 mg/kg, and calcium sulfate (CaSO₄) at 0, 0.5, 1, 1.5, and 2 mM. Seeds were immersed for 6 hours. After priming, seeds were exposed to Pb nitrate stress levels (0, 20, 40, 80, and 100 mg/kg) in a germinator. Germination was monitored daily for one week. Morphological parameters (radicle and plumule length) were measured using Digimizer software. Standard indices, germination percentage (GP), germination rate (GR), mean germination time (MGT), and seedling vigor index (SVI) were calculated. Antioxidant enzyme activities (catalase, CAT; peroxidase, POD) were measured spectrophotometrically. Pb accumulation in tissues was determined via atomic absorption spectrophotometry after acid digestion. Statistical analysis used SAS software, with means compared using LSD test (P<0.05). The slicing method analyzed interaction effects at different stress levels. Findings: Analysis of variance results indicated that all studied indices were significantly affected by both Pb stress and priming treatments. Increased lead nitrate concentrations led to a sharp decline in GP, GR, and SVI, while significantly increasing MGT. Conversely, priming treatments neutralized a major portion of these inhibitory effects. at 1–2 mM was the superior treatment for improving germination indices, maintaining a germination percentage of 93% even under the highest Pb stress level. Regarding morphological traits, iron priming exhibited higher efficiency. Nano-iron at 6 mg/kg had the most significant impact on enhancing plumule and radicle length under mild and moderate stress, while at 10 mg/kg performed better in maintaining seedling vigor under severe stress conditions. Biochemical assessments revealed that as Pb stress intensified, the activities of CAT and POD increased as a defense mechanism. Priming treatments (especially 10 mg/kg and 2 mM ) significantly boosted these enzyme activities compared to the non-primed control, contributing to reduced oxidative damage and enhanced cell membrane stability. Another crucial finding was the impact of priming on heavy metal content; atomic absorption analysis demonstrated that priming with 10 mg/kg reduced Pb accumulation in seedling tissues by approximately 48% at the highest stress level. This phenomenon maybe results from the competitive inhibition between iron and lead ions at uptake sites and improved membrane integrity in primed seeds. Conclusion: This research confirmed that while lead stress imposes severe constraints on the early establishment of quinoa, seed priming with calcium and iron elements serves as an efficient strategy to mitigate this toxicity. Calcium sulfate not only improves primary physical and enzymatic processes through calcium ions but also contributes to lead detoxification via its sulfate moiety; by providing the essential sulfur foundation required to strengthen the antioxidant defense system, it effectively ensures optimal germination speed and percentage. Conversely, iron priming (particularly nano-iron at low doses and iron chloride at high doses) stimulates seedling growth and enhances seed vigor. Notably, exhibited a distinct superiority in promoting enzymatic activities (catalase and peroxidase), demonstrating significant efficiency in boosting the antioxidant defense system and restricting the excessive entry of lead into plant tissues. Consequently, the application of these priming treatments is recommended for improving quinoa establishment in soils contaminated with heavy metals سابقه و هدف: در دهه‌های اخیر، افزایش غلظت فلزات سنگین در خاک‌های کشاورزی به دلیل فعالیت‌های صنعتی و انسانی، به یکی از چالش‌های مهم زیست‌محیطی تبدیل شده است. سرب، از پایدارترین و سمی‌ترین فلزات سنگین، با ایجاد تنش اکسیداتیو، اختلال در جذب آب و اختلال در فعالیت‌های متابولیکی، تأثیرات مخربی بر مراحل اولیه رشد، به‌ویژه جوانه‌زنی و استقرار گیاهچه دارد. کینوا، یک شبه‌غله با ارزش غذایی بالا و مقاوم به شرایط نامساعد، پتانسیل خوبی برای کشت در مناطق تحت تنش دارد، اما در مراحل اولیه رشد به سمیت سرب حساس است. فناوری پرایمینگ بذر یک راهکار مدرن و کم‌هزینه برای مقابله با این چالش محسوب می‌شود. با وجود مطالعات متعدد، مقایسه همزمان کارایی منابع مختلف آهن (به‌ویژه نانوذرات) و کلسیم در تعدیل سمیت سرب در کینوا کمتر مورد توجه قرار گرفته است. لذا این پژوهش با هدف ارزیابی و مقایسه اثر پرایمینگ با نانوآهن، کلرید آهن و سولفات کلسیم بر شاخص‌های جوانه‌زنی، فعالیت سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی و تجمع سرب در گیاهچه کینوا انجام شد. مواد و روش‌ها: این آزمایش فاکتوریل، بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار، در سال 1403 در آزمایشگاه فناوری بذر دانشگاه خوزستان انجام شد. تیمارهای پرایمینگ شامل کلرید آهن و نانوآهن در غلظت‌های 0، 4، 6، 8 و 10 میلی‌گرم بر کیلوگرم و سولفات کلسیم در غلظت‌های 0، 5/0، ۱، 5/1 و 2 میلی‌مولار بود. بذرها به مدت 6 ساعت در محلول غوطه‌ور شدند. پس از پرایمینگ، بذرها در ژرمیناتور در معرض سطوح تنش نیترات سرب (0، 20، 40، 80 و 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم) قرار گرفتند. جوانه‌زنی روزانه به مدت یک هفته پایش شد. پارامترهای مورفولوژیکی (طول ریشه‌چه و ساقه‌چه) با استفاده از نرم‌افزار دیجیمایزر اندازه‌گیری شدند. شاخص‌های استاندارد، درصد جوانه‌زنی (GP)، سرعت جوانه‌زنی (GR)، میانگین زمان جوانه‌زنی (MGT) و شاخص بنیه گیاهچه (SVI) محاسبه شدند. فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (کاتالاز، پراکسیداز) به روش اسپکتروفتومتری اندازه‌گیری شدند. تجمع سرب در بافت‌ها پس از هضم اسیدی از طریق اسپکتروفتومتری جذب اتمی تعیین شد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم‌افزار SAS و مقایسه میانگین‌ها با آزمون LSD در سطح احتمال ۵ درصد انجام شد. روش اسلایس، اثرات متقابل را در سطوح مختلف تنش تجزیه و تحلیل کرد. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تمامی شاخص‌های مورد مطالعه تحت تأثیر معنی‌دار تنش سرب و تیمارهای پرایمینگ قرار گرفتند. افزایش غلظت نیترات سرب منجر به کاهش شدید درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی و شاخص بنیه بذر شد و متوسط زمان جوانه‌زنی را به طور معنی‌داری افزایش داد. در مقابل، تیمارهای پرایمینگ توانستند بخش عمده‌ای از این اثرات بازدارنده را خنثی کنند. بر اساس یافته‌های مقایسه میانگین، سولفات کلسیم در غلظت‌های ۱ تا ۲ میلی‌مولار برترین تیمار در بهبود شاخص‌های جوانه‌زنی بود؛ به طوری که حتی در بالاترین سطح تنش سرب، درصد جوانه‌زنی را در سطح ۹۳ درصد حفظ کرد. در بخش صفات مورفولوژیک، پرایمینگ با آهن کارایی بالاتری نشان داد. نانوآهن در غلظت ۶ میلی‌گرم بر کیلوگرم بیشترین تأثیر را در بهبود طول ساقه‌چه و ریشه‌چه در شرایط تنش ملایم و متوسط داشت، در حالی که در تنش شدید، کلرید آهن در غلظت ۱۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم عملکرد بهتری در حفظ بنیه گیاهچه نشان داد. بررسی‌های بیوشیمیایی نشان داد که با تشدید تنش سرب، فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز به عنوان مکانیسم دفاعی افزایش یافت. تیمارهای پرایمینگ (به‌ویژه کلرید آهن ۱۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم و سولفات کلسیم ۲ میلی‌مولار) با تقویت این سیستم آنتی‌اکسیدانی، منجر به افزایش معنی‌دار فعالیت این آنزیم‌ها نسبت به شاهد بدون پرایم شدند که این امر به کاهش آسیب‌های اکسیداتیو و پایداری بیشتر غشاهای سلولی کمک کرد. یافته مهم دیگر، تأثیر پرایمینگ بر محتوای فلز سنگین در گیاهچه بود؛ آنالیز جذب اتمی نشان داد که پرایمینگ با کلرید آهن ۱۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم تجمع سرب را در بافت‌های گیاهچه در بالاترین سطح تنش تا حدود ۴۸ درصد کاهش داد. این پدیده احتمالاً ناشی از رقابت یون‌های آهن با سرب در محل‌های جذب و بهبود پایداری غشا در بذرهای پرایم شده است. نتیجه‌گیری: این پژوهش تأیید کرد که اگرچه تنش سرب محدودیت جدی برای استقرار اولیه کینوا ایجاد می‌کند، پرایمینگ بذر با عناصر کلسیم و آهن راهکاری کارآمد برای تعدیل این سمیت است. سولفات کلسیم نه تنها از طریق یون کلسیم باعث بهبود فرآیندهای فیزیکی و آنزیمی اولیه می‌شود، بلکه بخش سولفات آن نیز با فراهم کردن بنیان گوگردی لازم برای تقویت سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی، نقش موثری در تعدیل سمیت سرب ایفا کرده و سرعت و درصد جوانه‌زنی را تضمین می‌کند. در مقابل، پرایمینگ با آهن (به‌ویژه نانوآهن در دوزهای پایین و کلرید آهن در دوزهای بالا) رشد گیاهچه و تقویت بنیه بذر را تحریک می‌کند. در این میان، کلرید آهن برتری محسوس در ارتقای فعالیت‌های آنزیمی (کاتالاز و پراکسیداز)، نشلن داد وکارایی چشم‌گیری در تقویت سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی و جلوگیری از ورود بیش از حد سرب به بافت‌های گیاهی داشت. لذا استفاده از این تیمارها برای بهبود استقرار کینوا در خاک‌های آلوده به فلزات سنگین پیشنهاد می‌گردد.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_248210_886652d5a586e68461f53740f5d7ecc7.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 1 2026 06 19 Alteration of exo gene expression in clinical isolates of antibiotic-resistant Pseudomonas aeruginosa treated with plant metabolites (allicin and thymol) تغییر بیان ژن‌های exo در جدایه‌های بالینی سودوموناس آئروژینوزای مقاوم به آنتی‌بیوتیک تحت تیمار با متابولیت‌های گیاهی (آلیسین و تیمول) 85 96 248310 10.22034/jrpsm.2026.574356.1108 FA سمیه عطائی جلیسه گروه زیست‌شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران 0000-0002-1038-2466 حورا پورغفار گروه زیست‌شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران 0000-0002-1038-2466 Journal Article 2026 02 07 Background and Objective: Pseudomonas aeruginosa is a common cause of hospital-acquired infections due to its high pathogenicity potential. The spread of antibiotic resistance, especially in gram-negative bacteria, has led to the development of plant antibiotic compounds for the treatment of infections caused by these bacteria. In this study, the antimicrobial effects of the active ingredient allicin in garlic and thymol in a number of medicinal plants, including thyme, on the expression of exoA, exoS, and exoT genes of P. aeruginosa as important pathogenic factors were investigated. Materials and Methods: Fifty clinical isolates from different patients were studied along with the Standard strain of P. aeruginosa ATCC27853. Various biochemical tests were performed to purify the bacteria, including the ability to produce hemolysin, oxidase, catalase, urease, growth ability at 42 °C, growth profile in Mac Conkey, TSI, SIM, and Mueller Hinton media, and Gram staining. Antibiogram tests were performed on Mueller Hinton agar culture medium along with determination of P. aeruginosa sensitivity by disk diffusion method on antibiotics Cefepime, Gentamicin, Amikacin, Ceftazidime, Imipenem, and Ciprofloxacin (based on CLSI) and disks impregnated with the active ingredient allicin and thymol in the culture medium. After that, the zone of inhibition of bacterial growth was measured. Then MBC and MIC were performed, and DNA and RNA extraction, cDNA synthesis, and finally, Real-time PCR was performed to determine the effect of the active ingredients allicin and thymol on the expression of exoA, exoS, and exoT at subMIC concentrations. Results: Out of 50 clinical isolates studied, 40 isolates of P. aeruginosa were identified and confirmed. The mean diameter of the inhibition zone of P. aeruginosa isolates at 10 mg.ml-1 allicin and thymol were 19.2 and 17 mm, respectively. The highest resistance of bacteria to the antibiotics Ceftazidime and Imipenem, and the lowest to Amikacin and Gentamicin. The MIC was represented by a dilution of 1:8 and a concentration of 1.25 mg.ml-1 allicin and thymol, and the MBC was represented by a dilution of 1:2 and a concentration of 2.5 mg.ml-1 allicin and thymol. The presence of the studied exo genes in clinical isolates of P. aeruginosa was confirmed in the PCR product of the bacterial genome extracted with primers specific for each gene. The results obtained from real-time PCR showed that allicin at a subMIC concentration (0.6 mg.ml-1) in this study reduced the expression of exoA, exoS and exoT genes in P. aeruginosa isolates. Data analysis showed that the expression of exoT and exoS genes in P. aeruginosa isolates treated with allicin was significantly reduced (P<0.001) and the exoA gene was significantly reduced (P<0.01). Also, the expression of exoA and exoS genes in Pseudomonas isolates treated with the active ingredient thymol at a subMIC concentration (0.6 mg.ml-1) was significantly reduced (P<0.001). Conclusion: This study showed that the active ingredient allicin in garlic and thymol in thyme, with a significant bactericidal effect, reduce the expression of exo genes in P. aeruginosa. It is hoped that the results obtained in the future, after conducting standard clinical research, will lead to the production of a drug containing the active ingredients allicin and thymol with a strong antibacterial effect. سابقه و هدف: سودوموناس آئروژینوزا به‌دلیل پتانسیل بیماریزایی بالا، عامل شایع عفونت‌های بیمارستانی است. گسترش مقاومت‌های آنتی‌بیوتیکی به‌ویژه در باکتری‌های گرم منفی سبب شده است، به‌دست آوردن ترکیبات آنتی‌بیوتیکی گیاهی در درمان عفونت‌های ناشی از این باکتری‌ها مورد توجه قرار گیرد. در این تحقیق اثرات ضدمیکروبی ماده موثره آلیسین سیر و تیمول موجود در تعدادی از گیاهان دارویی از جمله آویشن بر روی بیان ژن‌های exoA، exoS وexoT سودوموناس آئروژینوزا به‌عنوان عوامل مهم بیماری‌زا مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: تعداد 50 جدایه‌ بالینی باکتری از بیماران مختلف به‌همراه سویه استاندارد سودوموناس آئروژینوزا ATCC27853 مورد بررسی قرار گرفتند و برای خالص‌سازی باکتری تست‌های بیوشیمیایی مختلف شامل بررسی قابلیت تولید همولیزین، اکسیداز، کاتالاز، اوره‌آز، قابلیت رشد در دمای 42 درجه سلسیوس، منظره رشد در محیط‌های مک‌کانکی، TSI و SIMو مولر هینتون انجام شد و با رنگ‌آمیزی گرم بررسی شدند و تست آنتی‌بیوگرام بر روی محیط کشت مولر هینتون آگار همراه با تعیین حساسیت سودوموناس آئروژینوزا به‌روش دیسک دیفیوژن بر روی آنتی‌بیوتیک‌های سفپیم، جنتامایسین، آمیکاسین، سفتازیدیم، امی‌پنم و سیپروفلوکساسین (بر اساس جدول CLSI) و دیسک‌های آغشته به متابولیت آلیسین و تیمول در محیط کشت انجام شد و پس از آن هاله‌ عدم رشد باکتری‌ها اندازه‌گیری گردید، در ادامه حداقل غلظت مهاری و باکتری‌کشی (MIC وMBC)، ارزیابی و استخراج DNA، RNA، سنتز cDNA و در نهایت Real-time PCR جهت تعیین اثر دو ماده موثره گیاهی، آلیسین و تیمول، بر بیان ژن ‌های‌exoA ، exoS وexoT در غلظت زیر مهاری (subMIC) انجام پذیرفت. یافته ها: از مجموع 50 جدایه بالینی مورد بررسی، 40 جدایه سودوموناس آئروژینوزا مورد شناسایی و تایید قرار گرفت. میانگین قطر هاله عدم رشد جدایه های بالینی سودوموناس آئروژینوزا در غلظت 10 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر آلیسین و تیمول، به‌ترتیب، 2/19 و 17 میلی‌متر به‌دست آمدند. بیش‌ترین مقاومت باکتری‌های سودوموناس در مقابل آنتی‌بیوتیک‌های سفتازیدیم و امیپنم و کم‌ترین مقاومت در مقابل آمیکاسین و جنتامایسین بود. رقت 1:8، غلظت 25/1 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر آلیسین و تیمول، نماینده MIC و رقت 1:2، غلظت 5/2 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر آلیسین و تیمول، بیان‌گر MBC بود. حضور ژن‌های exo مورد بررسی در جدایه‌های بالینی سودوموناس آئروژینوزا در محصولPCR ژنوم باکتری استخراج شده با پرایمرهای اختصاصی هر ژن تایید شد. نتایج به‌دست آمده از Real-Time PCR نشان داد که آلیسین در غلظت زیرمهاری (6/0 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر) در این مطالعه باعث کاهش بیان ژن‌های exoA، exoS وexoT در جدایه‌های سودوموناس آئروژینوزا می‌شود. آنالیز داده‌ها نشان داد بیان ژن‌های exoT و exoS در جدایه‌های سودوموناس آئروژینوزا تحت تیمار با آلیسین، با 001/0P< و ژن exoA، با 01/0P<، به‌طور معنی‌دار کاهش پیدا کرده است. هم‌چنین بیان ژن‌های exoA و exoS در جدایه‌های سودوموناس تحت تیمار با ماده موثره تیمول در غلظت subMIC (6/0 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر) به‌طور معنی‌دار (001/0P<) کاهش پیدا کرد. نتیجه‌گیری: این تحقیق نشان داد متابولیت‌های گیاهی آلیسین در سیر و تیمول در آویشن، با اثر باکتری‌کشی قابل توجه، باعث کاهش بیان ژن‌های exo در سودوموناس آئروژینوزا می‌شوند. امید است نتایج به‌دست آمده از این تحقیق در آینده، بعد از انجام تحقیقات بالینی استاندارد، منجر به تولید دارویی حاوی ماده موثره آلیسین و تیمول با اثر ضدباکتریایی قوی شوند.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_248310_6c578ea0f982eb51b69611102f28e414.pdf