دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 2 2026 08 23 Identification of chemical compounds and comparison of antibacterial activities of clove essential oil (Syzygium aromaticum) with nisin شناسایی ترکیبات شیمیایی و مقایسه خواص ضدباکتریایی اسانس میخک (Syzygium aromaticum) با نیسین 1 8 250707 10.22034/jrpsm.2026.579834.1110 FA محمد علی نجفی گروه علوم و صنایع غذایی/دانشکده کشاورزی/دانشگاه زابل/زابل/ایران 0000-0001-5703-0970 شیما شعبانی گروه علوم و صنایع غذایی، موسسه آموزش عالی رودکی، تنکابن، ایران. جمشید فرمانی گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Journal Article 2026 04 28 Background and Objectives:One of the important and global challenges of public health is foodborne diseases, which impose huge economic losses on the economy of societies. Among them, pathogenic bacteria play an important role. The negative effects of chemical preservatives on human health and the increasing resistance of many microbes to common antimicrobial agents have necessitated the identification of safe and effective alternatives. Today, the use of low-risk preservatives such as plant essential oils and bacteriocins has received attention. The antimicrobial effects of essential oils depend on the type and amount of their constituent components. The amount of these compounds is affected by factors such as plant type, species, soil composition, plant organ, age, climatic conditions of the growing region, essential oil extraction method, and harvest date. Clove is a plant belonging to the Myrtaceae family and is known by the scientific name Syzygium aromaticum. The chemical components of clove essential oil, especially eugenol, have a high contribution to its antimicrobial properties. Nisin is an antimicrobial peptide produced by Lactococcus lactis. It is the only bacteriocin that has received permission for use as a preservative for food from FAO and WHO. The aim of this study was to identify the chemical components of commercial Iranian clove bud essential oil (distilled with water) and compare its antimicrobial properties with nisin on controlling the growth of some of the most important foodborne disease-causing bacteria in order to identify the most effective antimicrobial compound agent. Materials and Methods:In this study, dried clove buds were obtained from a local market (Zabol, Iran). Essential oil extraction was performed using a Clevenger apparatus (water distillation) under controlled temperature. After extraction, the type and amount of chemical compounds of clove essential oil were identified using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). In this study, six bacterial strains include Listeria monocytogenes NCTC 11994, Staphylococcus aureus Bristol A9596, Bacillus cereus ATCC 9634, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, and Salmonella typhimurium ATCC 14028 were purchased in lyophilized form from the Microbial Collection of the Scientific and Industrial Research Organization of Iran. The strains were activated under controlled conditions using Tryptone Soya Broth (TSB) and Tryptone Soya Agar (TSA) media. Next, the antibacterial effects of the obtained essential oil and nisin were evaluated by agar diffusion methods against target strains with a population of 106 CFU/ml and the results were reported in terms of mm of inhibitory zone. The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of the antimicrobial agents were determined by microdilution and 96-well plates containing TSB media. The prepared dilutions of the essential oil ranged from 0.3 to 40 mg/ml and nisin ranged from 4.8 to 0.1023 μg/ml. The obtained data were analyzed using SAS version 9.1 software and the means were compared by Duncan's multiple range test at the 5% level. Results :GC-MS analysis of clove essential oil showed that 93.66% of the total components, including 17 different components, were identified. The most important compounds identified were eugenol (54.27%), trans-β-caryophyllene (21.13%), and eugenol acetate (11.18%). The antibacterial activity of clove essential oil and nisin by agar diffusion method showed a significant effect on the growth of all strains (p˂0.05). The highest and lowest growth inhibitory effects of clove essential oil were recorded against gram-negative strains Escherichia coli (29.6 mm) and Salmonella typhimurium (11.2 mm), respectively. Nisin showed the highest effect on the growth inhibition of gram-positive strains compared to gram-negative strains (p˂0.05). The highest nisin growth inhibition zone was determined against Listeria monocytogenes (14.3 mm) and the lowest value was determined for the gram-negative strain Salmonella typhimurium (8.6 mm) (p˂0.05). The antibacterial agents studied in this study showed different effects on MIC and MBC values. The highest MIC and MBC values were obtained from the effect of clove essential oil on Salmonella typhimurium strain with values of 2500 and 5000 µg/ml, respectively, and the lowest values were obtained against Escherichia coli strain with values of 156 and 156 µg/ml. The lowest nisin MIC value was recorded at a concentration of 63 µg/ml against Staphylococcus aureus, Bacillus cereus and Pseudomonas aerogenesa strains, which indicated the greater sensitivity of these strains. Conclusion:Nisin and clove essential oil showed significant growth inhibitory effects. The results of the microdilution antibacterial test showed that nisin was more effective compared to clove essential oil (p˂0.05). Clove essential oil was able to effectively control the growth of Escherichia coli strain. The results of this study showed that despite the difference in the amounts of the constituent components of clove essential oil compared to other published scientific reports, it can be considered as an alternative to chemical preservatives. In this regard, it is necessary to pay attention to the target strain and the concentration of the antibacterial agent. However, the final confirmation of the use of the studied compounds requires clinical and applied research in food. سابقه و هدف :از چالش‌های مهم و جهانی بهداشت عمومی، بیماری‌های ناشی از مصرف خوراکی هاست که زیان‌های اقتصادی هنگفتی را به اقتصاد جوامع تحمیل مینماید. در این بین باکتری‌های بیماری‌زا نقش مهمی دارند. اثرات منفی نگهدارنده‌های شیمیایی بر سلامت انسان و مقاومت روزافزون بسیاری از میکروب‌ها در برابر عوامل ضدمیکروبی رایج، لزوم شناسایی جایگزین‌های ایمن و مؤثر را موجب شده است. امروزه بکارگیری نگهدارنده های کم خطر مانند اسانس‌های گیاهی و باکتریوسین‌ها موردتوجه قرار گرفته اند. اثرات ضدمیکروبی اسانس ها تابع نوع و مقدار اجزاء سازنده آنها قرار دارد. مقدار این ترکیبات تحت تاثیر عواملی مانند نوع گیاه، گونه، ترکیب خاک، اندام گیاه، سن، شرایط آب و هوایی منطقه رشد، روش اسانس گیری و تاریخ برداشت قرار دارد. میخک، گیاهی متعلق به خانواده میرتاسه (Myrtaceae) بوده و با نام علمیSyzygium aromaticum شناخته می‌شود. اجزای شیمیایی اسانس میخک، به‌ویژه اوژنول، سهم بالایی در خواص ضدمیکروبی آن دارند. نیسین پپتید ضدمیکروبی است که توسط Lactococcus lactis تولید می‌شود. این ماده تنها باکتریوسینی است که مجوز استفاده خوراکی به‌عنوان نگهدارنده را از FAO و WHO دریافت کرده است. هدف از این پژوهش، شناسایی اجزای شیمیایی سازنده اسانس جوانه میخک تجاری ایران (تقطیر با آب) و مقایسه خواص ضدمیکروبی آن با نیسین بر کنترل رشد برخی از مهمترین باکتریهای مولد بیمارهای غذایی بود تا موثرترین ترکیب ضد میکروب معرفی گردد. مواد و روش ها:در این پژوهش، جوانه های میخک خشک شده از بازار محلی (زابل، ایران) تهیه گردید. اسانس گیری به کمک دستگاه کلونجر (تقطیر با آب) تحت دمای کنترل شده انجام شد. پس از آب گیری، نوع و مقدار ترکیبات شیمیایی اسانس میخک به کمک کروماتوگرافی گازی متصل به طیف‌سنج جرمی (GC-MS) شناسایی شدند. در این پژوهش شش سویه باکتریایی شامل لیستریامنوسیتوژنز NCTC 11994، استافیلوکوکوس اورئوس Bristol A9596، باسیلوس سرئوس ATCC 9634، اشریشیا کلی ATCC 25922، پسودوموناس آئروژینوزا ATCC 27853 و سالمونلا تیفیموریوم ATCC 14028 بصورت لیوفلیزه از کلکسیون میکروبی سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران خریداری گردیدند. فعال سازی سویهها تحت شرایط کنترل شده و با استفاده از محیط کشتهای تریپتون سوی مایع (TSB) و تریپتون سوی آگار (TSA) صورت پذیرفت. در ادامه، اثرات ضدباکتریایی اسانس و نیسین به روش‌های انتشار در آگار در برابر سویههای هدف با جمعیت CFU/ml 106 ارزیابی و نتایج برحسب میلیمتر هاله بازدارنده گزارش گردید. حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) و حداقل غلظت کشندگی (MBC) عوامل ضدمیکروبی به روش میکرودایلوشن و پلیت 96 خانه حاوی محیط کشت TSB تعیین شد. رقتهای تهیه شده اسانس از ۳/۰ تا μg/ml ۴00۰ و نیسین از ۸/۴ تا μg/ml 0/1023 متغیر بود. تجزیه‌ وتحلیل داده‌های به‌دست‌آمده با بهره گیری از نرم‌افزار SAS نسخه ۱/۹ انجام و مقایسه میانگین توسط آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح ۵ درصد صورت پذیرفت. یافته‌ها:تجزیه و تحلیل نتایج آزمون GC-MS ترکیبات اسانس میخک نشان داد در مجموع ۶۶/۹۳% کل اجزاء سازنده، شامل ۱۷ جزء مختلف شناسایی گردیدند. مهمترین ترکیبات شناسایی شده شامل اوژنول (۲۷/۵۴%)، ترنس-بتا-کاریوفلن (۱۳/۲۱%) و اوژنول استات (۱۸/۱۱%) بود. ارزیابی فعالیت ضدباکتریایی اسانس میخک و نیسین به روش انتشار در آگار اثر معناداری بر مهار رشد تمای سویه های ثبت نمود (p˂0.05). بیشترین و کمترین اثر مهارکنندگی رشد باکتریایی اسانس میخک بترتیب در برابر سویه های گرم منفی اشریشیاکلی (mm 6/29) و سالمونلا تیفی‌موریم (mm 2/11) ثبت شد. نیسین بیشترین تاثیرگذاری را بر مهار رشد سویه های گرم مثبت در مقایسه با گرم منفی نشان داد (p˂0.05). بیشترین هاله بازدارندگی رشد نیسین در برابر سویه لیستریامنوسیتوژنز (mm 3/14) و کمترین مقدار برای سویه گرم منفی سالمونلا تیفیموریم (mm 6/8) تعیین گردید (p˂0.05). عوامل ضدباکتریایی مورد بررسی در این پژوهش تاثیرات متفاوتی را بر مقادیر MIC و MBC نشان دادند. بیشترین مقادیر MIC و MBC از تأثیر اسانس میخک بر سویه سالمونلا تیفیموریم به ترتیب با مقادیر 250 و µg/ml 5000، و کمترین مقادیر نیز در برابر سویه اشریشیا کلی با مقادیر 156 و µg/ml 156 بدست آمد. کمترین مقدار MIC نیسین با غلظت µg/ml 63 در برابر بر سویه های استافیلوکوکوس اورئوس، باسیلوس سرئوس و پسودوموناس آئروژنز ثبت گردید که نشان دهنده حساسیت بیشتر این سویه ها بود. نتیجه گیری:نیسین و اسانس میخک تاثیرات مهارکنندگی رشد قابل توجهی را نشان دادند. نتایج آزمون ضدباکتریایی میکرودایلوشن نشان داد نیسین در مقایسه با اسانس میخک موثرتر است ( p˂0.05). اسانس میخک بخوبی توانست رشد سویه اشرشیاکلی را کنترل نماید. نتایج این پژوهش نشان داد علیرغم تفاوت در مقادیر ترکیبات سازنده اسانس میخک در مقایسه با سایر گزارشات علمی منتشر شده، میتواند به عنوان جایگزین نگهدارنده های شیمیایی مورد توجه قرار گیرد. در این خصوص ضروریست به سویه هدف و غلظت عامل ضدباکتریایی توجه گردد. بااین‌وجود، تأیید نهایی بکارگیری ترکیبات مورد بررسی، نیازمند انجام پژوهش های بالینی و کاربردی در مواد غذایی است.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_250707_c36bca1561ee1339d0c3a025c9c4ec9e.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 2 2026 08 23 In vitro antifungal activity of plant-derived metabolites against Curvularia tsudae isolated from Lawsonia roots اثر ضدقارچی متابولیت‌های گیاهی بر Curvularia tsudae جداسازی‌شده از ریشه لاوسون در شرایط آزمایشگاهی 9 21 252143 10.22034/jrpsm.2026.570645.1105 FA مهسا مشیدی عضو سازمان نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان، رشت، ایران هادی رهاننده گروه گیاه‌پزشکی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران 0000-0001-7272-7354 آرش شریفی اشکلک عضو سازمان نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان، رشت، ایران Journal Article 2026 06 04 Background and Objectives:Ornamental coniferous plants play an essential role in urban green spaces, parks, and landscape design due to their aesthetic value, ecological functions, and adaptability to diverse environmental conditions. Among these plants, Lawson cypress (Chamaecyparis lawsoniana) is widely cultivated because of its desirable growth form, foliage color, and ornamental appeal. However, root decline and root-associated disorders represent a major constraint to the sustainability and visual quality of these plants. Such disorders are frequently associated with soil-borne and root-associated fungi, particularly dematiaceous fungi, which may persist as saprophytes or endophytes and become opportunistic pathogens under stress conditions. Species belonging to the genus Curvularia have increasingly been reported from the rhizosphere and root tissues of ornamental and woody plants and are often linked to symptoms such as reduced vigor, chlorosis, and progressive decline. Climate change–related stresses, including fluctuations in temperature and soil moisture, can further disturb the balance between host plants and associated microorganisms, facilitating the pathogenic behavior of otherwise latent fungi. Management of root-associated fungal diseases traditionally relies on chemical fungicides. Although effective in the short term, repeated fungicide applications raise concerns regarding the development of resistant fungal populations, environmental contamination, and potential risks to human health. Consequently, there is growing interest in environmentally friendly alternatives, particularly plant-derived metabolites and essential oils, which are rich in bioactive compounds with documented antifungal properties. The present study aimed to isolate and identify a fungal species associated with root decline symptoms in C. lawsoniana and to evaluate the in vitro antifungal activity of selected plant essential oils against the identified isolate. In addition, the efficacy of these natural products was compared with commonly used chemical fungicides to assess their potential as sustainable disease management options. Materials and Methods:Root samples were collected from Lawson cypress plants exhibiting decline and root rot symptoms in Guilan Province, northern Iran. After surface sterilization, root segments were plated on potato dextrose agar (PDA), and the dominant fungal isolate was purified through successive subculturing. Morphological identification was conducted based on colony characteristics and microscopic features of conidiophores and conidia. Molecular identification was performed by amplification and sequencing of the internal transcribed spacer (ITS) region of rDNA using universal primers ITS5 and ITS4. The obtained sequence was compared with reference sequences in the GenBank database using BLAST analysis. Phylogenetic relationships were inferred using the Neighbor-Joining method, and the evolutionary stability of branches was assessed by bootstrap analysis. Twelve plant essential oils, including thyme (Thymus vulgaris), ajwain (Trachyspermum ammi), kakuti (Ziziphora clinopodioides), lemongrass (Cymbopogon citratus), rosemary (Rosmarinus officinalis), peppermint (Mentha piperita), lavender (Lavandula angustifolia), fennel (Foeniculum vulgare), myrtle (Myrtus communis), eucalyptus (Eucalyptus globulus), galbanum (Ferula gummosa), and Persian hogweed (Heracleum persicum), were evaluated for antifungal activity. Antifungal assays were conducted using three complementary in vitro methods: disk diffusion, poisoned food (medium incorporation), and spore germination tests at different concentrations. Five chemical fungicides—mancozeb, thiophanate-methyl, copper oxychloride, iprodione + carbendazim (Rovral-TS), and Bordeaux mixture—were tested at 2000 mg L⁻¹ as chemical controls. All experiments were arranged in a completely randomized factorial design with three replications. Data were analyzed using analysis of variance (ANOVA), and mean comparisons were performed using Duncan’s multiple range test at P ≤ 0.05. Results:Based on morphological traits and ITS rDNA sequence analysis, the fungal isolate obtained from Lawson cypress roots was identified as Curvularia tsudae and deposited in GenBank under accession number PX096193. Phylogenetic analysis confirmed that the isolate clustered within the Curvularia tsudae species complex, consistent with previous reports indicating limited species-level resolution of the ITS region within this genus. The disk diffusion assay revealed significant differences among essential oils in their ability to inhibit mycelial growth. Thyme essential oil exhibited the highest inhibitory effect, while several other oils showed limited or no significant activity compared with the control. In the poisoned food assay, a stronger antifungal response was observed. Thyme, ajwain, and lemongrass essential oils completely inhibited mycelial growth of C. tsudae at higher concentrations, indicating pronounced antifungal efficacy. Other essential oils displayed moderate to low inhibitory effects, with inhibition generally increasing as concentration increased. Spore germination assays demonstrated that lemongrass and ajwain essential oils were the most effective in suppressing spore germination, whereas thyme essential oil showed a moderate inhibitory effect. In contrast, all tested chemical fungicides completely inhibited spore germination, confirming their high efficacy under laboratory conditions. Evaluation of fungicidal versus fungistatic activity revealed that thyme, ajwain, and lemongrass essential oils exerted true fungicidal effects, as no fungal regrowth occurred after transfer to fresh medium. Kakuti essential oil, however, exhibited a fungistatic effect, allowing fungal regrowth after removal of the treatment. Chemical fungicides varied in their mode of action, with some acting fungicidally and others primarily fungistatically. Conclusion:This study demonstrated that Curvularia tsudae is associated with root decline symptoms in Lawson cypress and highlighted the considerable in vitro antifungal potential of selected plant-derived essential oils against this fungus. In particular, thyme, ajwain, and lemongrass essential oils showed strong inhibitory effects on mycelial growth and spore germination and exhibited fungicidal activity comparable, though not identical, to that of chemical fungicides. Although chemical fungicides achieved complete inhibition of spore germination, the observed efficacy of certain essential oils underscores their potential as environmentally friendly alternatives or complementary tools in integrated disease management strategies. These findings support further investigations under greenhouse and field conditions to evaluate the practical applicability, formulation stability, and phytotoxicity of these natural products. Overall, plant essential oils represent promising candidates for reducing reliance on synthetic fungicides and promoting sustainable management of root-associated fungal diseases in ornamental plants. سابقه و هدف :درختچه‌های زینتی سوزنی‌برگ، به‌ویژه سرو لاوسون (Chamaecyparis lawsoniana)، نقش مهمی در فضاهای سبز شهری و مناظر زینتی ایفا می‌کنند. با این حال، اختلالات ریشه‌ای و زوال تدریجی این گیاهان که اغلب با حضور قارچ‌های خاکزاد و قارچ‌های تیره‌رنگ همراه است، می‌تواند موجب کاهش کیفیت، دوام و ارزش زیباشناختی آن‌ها شود. در سال‌های اخیر، گونه‌هایی از جنس Curvularia به‌عنوان قارچ‌های فرصت‌طلب مرتبط با زوال ریشه در گیاهان زینتی گزارش شده‌اند. هم‌زمان، وابستگی گسترده به قارچ‌کش‌های شیمیایی برای مدیریت این بیماری‌ها با پیامدهایی نظیر بروز مقاومت، آلودگی محیط‌زیست و مخاطرات سلامت انسانی همراه بوده است. در این راستا، متابولیت‌ها و اسانس‌های گیاهی به‌عنوان منابع طبیعی ترکیبات زیست‌فعال، توجه زیادی را به‌عنوان گزینه‌هایی زیست‌سازگار و کم‌خطر جلب کرده‌اند. مطالعات متعدد نشان داده‌اند که برخی اسانس‌های گیاهی قادرند رشد ریسه‌ای و جوانه‌زنی اسپور قارچ‌های بیماری‌زای گیاهی را مهار کنند، اما اطلاعات مربوط به اثر آن‌ها بر قارچ‌های مرتبط با زوال ریشه سرو لاوسون محدود است. هدف از این پژوهش، جداسازی و شناسایی یک قارچ همراه با علائم زوال ریشه سرو لاوسون و ارزیابی فعالیت ضدقارچی اسانس‌ها و متابولیت‌های گیاهی منتخب علیه جدایه شناسایی‌شده در شرایط آزمایشگاهی، و مقایسه کارایی آن‌ها با قارچ‌کش‌های شیمیایی متداول بود. مواد و روش‌ها : نمونه‌های ریشه از درختان سرو لاوسون دارای علائم زوال و پوسیدگی ریشه از استان گیلان جمع‌آوری شد. پس از ضدعفونی سطحی، قطعات ریشه روی محیط کشت PDA کشت داده شدند و جدایه قارچی غالب پس از چند مرحله زیرکشت به‌صورت خالص جداسازی گردید. شناسایی ریخت‌شناسی بر اساس ویژگی‌های کلنی و مشخصات میکروسکوپی انجام شد. شناسایی مولکولی با تکثیر ناحیه ITS rDNA و توالی‌یابی انجام و جایگاه فیلوژنتیکی جدایه با استفاده از روش Neighbor-Joining تعیین گردید. برای ارزیابی فعالیت ضدقارچی، اسانس ۱۲ گیاه دارویی شامل آویشن، زنیان، کاکوتی، علف لیمو، رزماری، نعناع فلفلی، اسطوخودوس، رازیانه، مورد، اکالیپتوس، باریجه و گلپر تهیه شد. آزمایش‌های ضدقارچی با استفاده از سه روش دیسک دیفیوژن، اختلاط با محیط کشت (poisoned food) و آزمون جوانه‌زنی اسپور در غلظت‌های مختلف انجام گرفت. همچنین، اثر پنج قارچ‌کش شیمیایی متداول شامل مانکوزب، تیوفانات‌متیل، اکسی‌کلرور مس، رورال تی‌اس و بردو در غلظت 2000 میلی‌گرم بر لیتر به‌عنوان شاهد شیمیایی بررسی شد. آزمایش‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی و فاکتوریل با سه تکرار اجرا گردید. داده‌ها با تجزیه واریانس (ANOVA) و مقایسه میانگین‌ها به روش دانکن در سطح احتمال 5 درصد تحلیل شدند. نتایج : بر اساس ویژگی‌های ریخت‌شناسی و آنالیز توالی ITS rDNA، جدایه قارچی جداشده از ریشه سرو لاوسون به‌عنوان Curvularia tsudae شناسایی و توالی آن در پایگاه GenBank ثبت شد. تحلیل فیلوژنتیکی نشان داد که جدایه مورد مطالعه درون مجموعه گونه‌ای نزدیک به C. tsudae قرار می‌گیرد. نتایج آزمون دیسک دیفیوژن نشان داد که اثر ضدقارچی اسانس‌های گیاهی به‌طور معنی‌داری به نوع اسانس و غلظت وابسته است. اسانس آویشن بیشترین مهار رشد ریسه‌ای قارچ را در این روش نشان داد، در حالی که برخی اسانس‌ها اختلاف معنی‌داری با شاهد نداشتند. در روش اختلاط با محیط کشت، اسانس‌های آویشن، زنیان و علف لیمو در غلظت‌های بالا موجب مهار کامل رشد ریسه‌ای C. tsudae شدند و بالاترین فعالیت ضدقارچی را نشان دادند. سایر اسانس‌ها اثر مهاری متوسط تا ضعیف داشتند. افزایش غلظت اسانس‌ها به‌طور کلی با افزایش درصد بازدارندگی رشد قارچ همراه بود. در آزمون جوانه‌زنی اسپور، اسانس‌های زنیان و علف لیمو بیشترین ممانعت از جوانه‌زنی اسپور را ایجاد کردند، در حالی که اسانس آویشن اثر مهاری متوسطی نشان داد. در مقابل، تمامی قارچ‌کش‌های شیمیایی مورد بررسی به‌طور کامل از جوانه‌زنی اسپور جلوگیری کردند. از نظر نوع اثر، اسانس‌های آویشن، زنیان و علف لیمو دارای خاصیت قارچ‌کشی واقعی بودند، در حالی که اسانس کاکوتی عمدتاً اثر قارچ‌ایستایی نشان داد. نتایج این پژوهش بیانگر پتانسیل قابل توجه برخی اسانس‌های گیاهی به‌عنوان گزینه‌هایی زیست‌سازگار و مکمل برای مهار قارچ‌های مرتبط با زوال ریشه سرو لاوسون است.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_252143_59e2ed5d4148142558ce91e63620adbe.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 2 2026 08 23 Studying the effect of using silicon nanoparticles on some morphophysiological and biochemical characteristics of dill under the climatic conditions of Isfahan-Iran بررسی تاثیر کاربرد نانوذرات‌سیلیکون بر برخی خصوصیات مورفولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه شوید در شرایط آب‌وهوایی اصفهان-ایران 23 39 252145 10.22034/jrpsm.2026.581899.1114 FA مجتبی راعی 1- دانشجوی دکتری اصلاح و بیوتکنولوژی گیاهان باغبانی، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، آب، غذا و فراسودمندها، واحد اصفهان (خوراسگان)، 0009-0008-5124-0318 حسینعلی اسدی قارنه 2- دانشیار، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، آب، غذا و فراسودمندها، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران 0000-0003-4880-2443 مرتضی ابراهیمی استادیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ساری، ایران. 0000-0002-3012-0826 Journal Article 2026 05 16 Background and objectives :Investigating the effects of the application of nanoparticles, including silicon, on plants has attracted the attention of many researchers today. A review of the available sources shows that most of the research has been on the effects of nanoparticles on agricultural plants, and medicinal plants, despite their high importance, have received less attention. Therefore, the lack of available information regarding the effect of silicon nanoparticles on medicinal plants, especially dill, and also due to the influence of environmental and genetic factors on the growth of medicinal plants and the importance of identifying the indigenous populations of the region and studying their phytochemical compounds with the aim of selecting the best ones, extracting essential oils and improving the breed, makes the necessity of implementing this experiment more obvious than ever. Therefore, this experiment was carried out with the aim of investigating the effect of silicon nanoparticles on some morphophysiological and biochemical characteristics of dill in the climatic conditions of Isfahan-Iran. Methodology:This experiment was conducted to investigate the effect of silicon nanoparticles on some morphophysiological and biochemical characteristics of dill (Anethum graveolens L.) in the climatic conditions of Isfahan, Iran, as a factorial in a randomized complete block design with three replications. In this experiment, the effect of silicon nanoparticles (nanosilicon dioxide, SiO2) at four levels including 0, 25, 50 and 100 mg.L-1 was investigated on 10 dill populations including Harand, Dezfoul, Gorgan, Hamedan, Tehran, Ghaenat, Behbahan, Kashan, Ardestan and Shiraz. Seeds of different dill populations were collected from different regions of the country and identified by the Agricultural Research Center and Natural Resources of Isfahan Province. Seeds were sown in rows in 1.5 m2 plots with a row spacing of 1 m and a plant spacing of 50 cm. Silicon nanoparticles were used as a foliar spray in the first two stages of plant growth and 10 days after that. Drip irrigation and all maintenance were performed during the growth and development period. In this experiment, plant fresh and dry weight, stem and root length, total chlorophyll content, chlorophyll a/b ratio, anthocyanin content, reducing sugar content, proline content, ascorbate peroxidase enzyme activity and essential oil content were investigated. Statistical analyses were performed as factorial in a randomized complete block design using SAS9.4 software. Comparison of mean traits was performed using two-way analysis of variance and Duncan's test. Results :The results of the analysis of variance of traits showed that the effect of silicon nanoparticles and population and their interaction on the traits of plant fresh and dry weight, stem and root length, total chlorophyll content and chlorophyll b/a ratio, anthocyanin, reducing sugars, proline and ascorbate peroxidase enzyme activity had statistically significant differences. The highest plant fresh and dry weight and essential oil content were observed in the foliar spray treatment of 50 mg.L-1 nanosilicon concentration × Hamedan population. The highest stem and root length, total chlorophyll content, reducing sugars content and ascorbate peroxidase enzyme activity were obtained in the foliar spray treatment of 50 mg.L-1 nanosilicon concentration × Dezfoul population. Based on the results of comparing the mean traits, the highest chlorophyll a/b ratio belonged to the foliar spray treatment of 50 mg.L-1 nanosilicon × Ghaenat population. The results of comparing the mean traits showed that the highest anthocyanin and proline content was observed in the foliar spray treatment of 100 mg.L-1 nanosilicon × Dezfoul population. The compounds observed in dill essential oil were α-Thujene, α-Pinene, Myrcene, Carvone, α-phellandrene and Limonene. The highest and lowest compounds in the essential oil were Carvone and α-Thujene, respectively. The highest amounts of α-Thujene, Myrcene and Limonene were observed in the foliar spray treatment of 50 mg.L-1 nanosilicon × Hamedan population. Conclusion :It seems that the cultivation of Hamedan population and foliar spraying of 50 mg.L-1 of silicon nanoparticles in the climatic conditions of Isfahan-Iran will be a suitable option for cultivation in similar environmental conditions due to the achievement of greater plant weight and essential oil production (and the highest amount of α-Thujene, Myrcene and Limonene). سابقه و هدف: بررسی اثرات کاربرد نانوذرات ازجمله سیلیکون بر گیاهان، امروزه مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. بررسی منابع موجود نشان میدهد که اغلب پژوهشها در رابطه با اثر نانوذرات بر گیاهان زراعی بوده است و گیاهان دارویی علیرغم اهمیت بالای آنها توجه کمتری را به خود معطوف داشتهاند. بنابراین کمبود اطلاعات موجود در رابطه با اثر نانوذرات سیلیکون بر گیاهان دارویی به ویژه گیاه شوید و اثر عوامل محیطی و ژنتیکی بر رشد این گیاهان، ضرورت اجرای این آزمایش را بیش از پیش آشکار میسازد. علاوه براین، اهمیت شناسایی جمعیتهای بومی منطقه و مطالعه ترکیبات فیتوشیمیایی آنها باهدف انتخاب برترینها و اصلاح نژاد این مساله را بیش از پیش حایز اهمیت میسازد. لذا این آزمایش با هدف بررسی تاثیر کاربرد نانوذرات سیلیکون بر برخی خصوصیات مورفوفیزیولوژیکی و بیوشیمیایی شوید در شرایط آبوهوایی اصفهان به اجرا درآمد. مواد و روشها: این آزمایش بهصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در این آزمایش اثر نانوذرات سیلیکون (نانوسیلیکون دیاکساید، SiO2) در چهار سطح شامل 0، 25، 50 و 100 میلیگرم بر لیتر بر 10 جمعیت شوید شامل هرند، دزفول، گرگان، همدان، تهران، قائنات، بهبهان، کاشان، اردستان و شیراز بررسی شد. بذور جمعیتهای مختلف گیاه شوید از مناطق مختلف کشور جمعآوری و توسط مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان شناسایی شدند. بذور به صورت ردیفی در کرتهای 5/1 مترمربعی با فاصله ردیف یک متر و فاصله بین بوته 50 سانتیمتر کشت شدند. نانوذرات سیلیکون بهصورت محلولپاشی در دو مرحله 20 و 30 روز پس از کاشت (4 و 10 برگی بوته) مورد استفاده قرار گرفت. آبیاری به صورت قطرهای و کلیه مراقبتهای داشت طی دوره رشد و نمو انجام گرفت. در این آزمایش وزن تر و خشک بوته، طول ساقه و ریشه، محتوای کلروفیل کل، نسبت کلروفیل a/b، محتوای آنتوسیانین، محتوای قندهای احیا، محتوای پرولین، فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز و محتوای اسانس مورد بررسی قرار گرفتند. تجزیه و تحلیلهای آماری به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی و با استفاده از نرم افزار SAS9.4 انجام شد. مقایسه میانگین صفات با استفاده از آنالیز واریانس دوطرفه و آزمون دانکن صورت گرفت. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس صفات نشان داد که اثر نانوذرات سیلیکون و جمعیت و نیز اثرمتقابل آنها بر صفات وزن تر و خشک بوته، طول ساقه و ریشه، محتوای کلروفیل کل و نسبت کلروفیل b/a، آنتوسیانین، قندهای احیا، پرولین و فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز معنیدار بودند. بیشترین وزن تر و خشک بوته و محتوای اسانس در تیمار محلولپاشی غلظت 50 میلیگرم بر لیتر نانو سیلیکون ×جمعیت همدان مشاهده شد. بیشترین طول ساقه و ریشه، میزان کلروفیل کل، محتوای قندهای احیا و فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در تیمار محلولپاشی غلظت 50 میلیگرم بر لیتر نانو سیلیکون × جمعیت دزفول به دست آمد. براساس نتایج مقایسه میانگین صفات، بیشترین نسبت کلروفیل a/b به تیمار محلولپاشی غلظت 50 میلیگرم بر لیتر نانو سیلیکون ×جمعیت قائنات تعلق داشت. نتایج مقایسه میانگین صفات نشان داد که بیشترین محتوای آنتوسیانین و پرولین در تیمار محلولپاشی غلظت 100 میلیگرم بر لیتر نانو سیلیکون ×جمعیت دزفول مشاهده شد. بیشترین میزان آلفا- توجن (α-Thujene)، میرسن (Myrcene) و لیمونن (Limonene) در تیمار محلولپاشی 50 میلیگرم بر لیتر نانو سیلیکون ×جمعیت همدان مشاهده شدند. نتیجه‌گیری :به نظر میرسد کشت جمعیت همدان و محلولپاشی غلظت 50 میلیگرم بر لیتر نانو ذرات سیلیکون در شرایط آب و هوایی اصفهان- ایران به دلیل دستیابی به وزن بوته و تولید اسانس بیشتر (و بیشترین میزان آلفا- توجن، میرسن و لیمونن) گزینه مناسبی جهت کشت در شرایط محیطی مشابه خواهد بود.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_252145_d41ce751ed1b4f415895c8356901bdc1.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 2 2026 08 23 Study of the Effects of Iron and Zinc Nano-Fertilizers on Phenolic and Antioxidant Compounds of Grape (Vitis vinifera L.) cv. Bidaneh Sefid at Two Stages: Veraison and Ripening مطالعه اثر نانو کودهای آهن و روی بر ترکیبات فنلی و آنتی اکسیدانی انگور رقم بیدانه سفید (.Vitis vinifera L) در دو مرحله غوره‌گی و رسیدگی 41 56 252147 10.22034/jrpsm.2026.593311.1126 FA ساره خدابخش‌زاده گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران. موسی رسولی دانشیار ،گروه مهندسی علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره) قزوین، ایران. 0000-0003-4807-7763 فاطمه برنا گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران. 0000-0002-6458-117X معصومه ملکی گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر ، ایران 0000-0002-6111-4939 Journal Article 2026 05 22 Background and Objective: Grape (Vitis vinifera L.) is one of the most important horticultural crops worldwide, possessing high nutritional and medicinal values due to its diverse phenolic and antioxidant compounds, including flavonoids, anthocyanins, and resveratrol. Foliar nutrition with micronutrient nano-fertilizers has been introduced as an efficient and environmentally friendly approach to improve the quality of horticultural products. Iron and zinc elements play a crucial role as cofactors of key enzymes in the biosynthetic pathways of phenolic compounds. Considering the lack of information regarding the effects of iron and zinc nano-fertilizers on the quality of 'Bidaneh Sefid' grape cultivar, this study was conducted to investigate different concentrations of nano-chelated iron (0, 2000, and 3000 mg L⁻¹) and nano-chelated zinc (0, 1000, and 2000 mg L⁻¹) on the biochemical and antioxidant compounds of grape at two phenological stages, namely veraison and ripening. Materials and Methods: This research was conducted during 2014–2018 at the research collection of Malayer University (Hamadan province, Iran). Fifteen-year-old grapevines of Bidaneh Sefid cultivar were trained using the pergola system. Treatments consisted of three levels of nano-chelated iron (0, 2000, and 3000 mg L⁻¹) and three levels of nano-chelated zinc (0, 1000, and 2000 mg L⁻¹), which were applied as foliar sprays at two stages: Veraison and full ripening. Foliar application was performed during early morning hours using a hand sprayer until runoff, and 0.2% Tween 20 was added to all solutions. Leaf sampling was conducted at both stages, and measured traits included chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids, total flavonoids, total anthocyanins, total phenols, and resveratrol. Photosynthetic pigments were assayed using spectrophotometry based on Lichtenthaler's equations. Total anthocyanin content was measured using spectrophotometry in acidic methanol with chlorophyll interference correction. Total flavonoids and total phenols were determined using aluminum chloride and Folin-Denis methods, respectively. Resveratrol was quantified using reversed-phase HPLC at 306 nm. The experiment was arranged as a completely randomized design with three replications, and data were analyzed using SAS software with Duncan's multiple range test at a significance level of 1%. Principal component analysis (PCA) and weighted composite index (WCI) were calculated. Results: The results showed that different treatments had significant effects on all measured traits at both phenological stages. At both veraison and ripening stages, the Fe 2000 mg L⁻¹ treatment exhibited the greatest effect on increasing chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoid contents, followed by Zn 1000 and 2000 mg L⁻¹ treatments. In contrast, Fe 3000 mg L⁻¹ caused a reduction in photosynthetic pigments in most cases. Total leaf flavonoid content reached its maximum in the Fe 2000 mg L⁻¹ treatment at both veraison (225.91 mg g⁻¹ DW) and ripening (288.57 mg g⁻¹ DW) stages. Total anthocyanin content at the ripening stage reached its highest value (1.89 mg g⁻¹ DW) under the Zn 1000 mg L⁻¹ treatment, while both iron concentrations exhibited decreasing effects. Total phenol content of berry skin at the ripening stage showed the greatest increases in Fe 2000 (132.88) and Zn 2000 (139.55 mg g⁻¹ DW) treatments. Resveratrol content of berry skin reached its maximum at the veraison stage in the Fe 2000 mg L⁻¹ treatment (110.44 μg g⁻¹ DW, more than 2.5 times the control), and at the ripening stage in the Zn 2000 mg L⁻¹ treatment (100.13 μg g⁻¹ DW). Elemental concentrations in leaves were also affected by treatments, and antagonistic effects between iron and zinc were observed at the ripening stage. The PCA results, integrated with the WCI, identified Fe 2000 as the most effective treatment for concurrently improving the physiological, biochemical, and nutritional traits of grapevine. Conclusion: The results demonstrated that nano-chelated iron at 2000 mg L⁻¹ at both veraison and ripening stages had the best effect on increasing antioxidant compounds of 'Bidaneh Sefid' grape cultivar. Nano-chelated zinc at 1000 mg L⁻¹ is recommended for increasing anthocyanin content, and at 2000 mg L⁻¹ for increasing resveratrol at the ripening stage. The concentration of 3000 mg L⁻¹ iron is not recommended due to its inhibitory effects. Simultaneous application of iron and zinc requires precise management of concentration and application timing due to their antagonistic interactions. سابقه و هدف: انگور (Vitis vinifera L.) یکی از مهم‌ترین محصولات باغی جهان است که به دلیل دارا بودن ترکیبات فنلی و آنتی‌اکسیدانی متنوعی نظیر فلاونوئیدها، آنتوسیانین‌ها و رسوراترول، ارزش تغذیه‌ای و دارویی بالایی دارد. تغذیه برگی با نانوکودهای ریزمغذی به‌عنوان روشی کارآمد و سازگار با محیط‌زیست برای بهبود کیفیت محصولات باغی مطرح شده است. عناصر آهن و روی به‌عنوان کوفاکتورهای آنزیم‌های کلیدی در مسیرهای بیوسنتزی ترکیبات فنلی نقش تعیین‌کننده‌ای ایفا می‌کنند. با توجه به کمبود اطلاعات درباره تأثیر نانوکودهای آهن و روی بر کیفیت انگور رقم بیدانه سفید، این پژوهش با هدف بررسی غلظت‌های مختلف نانوکودهای کلات آهن (صفر، ۲۰۰۰ و ۳۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر) و کلات روی (صفر، ۱۰۰۰ و ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر) بر ترکیبات بیوشیمیایی و آنتی‌اکسیدانی انگور در دو مرحله فنولوژیکی غوره‌گی و رسیدگی انجام شد. مواد و روش‌ها: این پژوهش طی سالهای ۱۳۹۳ تا ۱۳۹۷ در کلکسیون تحقیقاتی دانشگاه ملایر (استان همدان) انجام شد. تاکهای رقم بیدانه سفید با سن ۱۵ سال به روش داربستی-آلاچیقی پرورش یافتند. تیمارها شامل سه سطح نانوکود کلات آهن (صفر، ۲۰۰۰ و ۳۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر) و سه سطح نانوکود کلات روی (صفر، ۱۰۰۰ و ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر) بودند که در دو مرحله غوره‌گی و رسیدگی کامل به‌صورت محلول‌پاشی برگی اعمال شدند. محلول‌پاشی در ساعات اولیه صبح با سمپاش دستی تا حد رواناب انجام گرفت و ۲/۰ درصد توین ۲۰ به کلیه محلولها افزوده شد. نمونه‌برداری از برگ‌ها در هر دو مرحله انجام شد و صفات مورد اندازه‌گیری شامل کلروفیل a، کلروفیل b، کاروتنوئید، فلاونوئید کل، آنتوسیانین کل، فنل کل و رسوراترول بودند. سنجش رنگیزه‌های فتوسنتزی با روش اسپکتروفتومتری و بر اساس معادلات لیشتنتالر انجام گرفت. اندازه‌گیری آنتوسیانین کل با استفاده از روش اسپکتروفتومتری در متانول اسیدی و با تصحیح تداخل کلروفیل صورت پذیرفت. فلاونوئید کل با روش آلومینیوم کلرید و فنل کل با روش فولین-دنیس اندازه‌گیری شدند. رسوراترول با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا در فاز معکوس و در طول موج ۳۰۶ نانومتر سنجش گردید. آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با ۳ تکرار انجام گرفت و داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS و آزمون چنددامنه‌ای دانکن در سطح احتمال ۱ درصد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) و شاخص ترکیب وزنی (WCI) محاسبه گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد که تیمارهای مختلف تأثیر معنی‌داری بر تمامی صفات مورد بررسی در هر دو مرحله فنولوژیکی داشتند. در هر دو مرحله غوره‌گی و رسیدگی، تیمار آهن ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر بیشترین تأثیر را بر افزایش کلروفیلa، کلروفیل b و کاروتنوئید داشت و پس از آن تیمار روی ۱۰۰۰ و ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر قرار گرفتند. در مقابل، آهن ۳۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر در اکثر موارد باعث کاهش رنگیزه‌های فتوسنتزی شد. فلاونوئید کل برگ در تیمار آهن ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر در مرحله غوره‌گی (۹۱/۲۲۵) و رسیدگی (۵۷/۲۸۸ میلی‌گرم برگرم) به حداکثر رسید. آنتوسیانین کل در مرحله رسیدگی تحت تأثیر روی ۱۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر به بیشترین مقدار (۸۹/۱ میلی‌گرم بر گرم) رسید، در حالی که هر دو غلظت آهن اثر کاهشی داشتند. فنل کل پوست میوه در مرحله رسیدگی در تیمارهای آهن ۲۰۰۰ (۸۸/۱۳۲) و روی ۲۰۰۰ (۵۵/۱۳۹ میلی‌گرم بر گرم) بیشترین افزایش را نشان داد. رسوراترول پوست میوه در مرحله غوره‌گی در تیمار آهن ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر با ۴۴/۱۱۰ میکروگرم بر گرم (بیش از ۵/۲ برابر شاهد) و در مرحله رسیدگی در تیمار روی ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر با ۱۳/۱۰۰ میکروگرم بر گرم به حداکثر رسید. غلظت عناصر در برگ نیز تحت تأثیر تیمارها قرار گرفت و اثرات آنتاگونیستی بین آهن و روی در مرحله رسیدگی مشاهده شد. نتایج PCA همراه با WCI ، آهن 2000 را به‌عنوان مؤثرترین تیمار در بهبود هم‌زمان صفات فیزیولوژیک، بیوشیمیایی و تغذیه‌ای انگور معرفی کرد. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که نانوکود آهن با غلظت ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر در هر دو مرحله غوره‌گی و رسیدگی، بهترین تأثیر را بر افزایش ترکیبات آنتی‌اکسیدانی انگور رقم بیدانه سفید دارد. نانوکود روی با غلظت ۱۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر برای افزایش آنتوسیانین و غلظت ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر برای افزایش رسوراترول در مرحله رسیدگی توصیه می‌شود. غلظت ۳۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر آهن به دلیل اثرات مهاری، قابل توصیه نمی‌باشد. کاربرد آهن و روی نیازمند مدیریت دقیق غلظت و زمان مصرف به دلیل اثرات آنتاگونیستی آنهاست.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_252147_f24f18b31b9431f3bf177a90f6192746.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 2 2026 08 23 Investigating the Antioxidant Response of the Cyanobacterium Nostoc sp. as a Biofertilizer under Polyethylene Glycol-Induced Osmotic Stress after Gamma Irradiation بررسی واکنش آنتی‌اکسیدانی سیانوباکتر Nostoc sp.به عنوان یک کود زیستی در تنش اسمزی ناشی از پلی‌اتیلن گلیکول پس از پرتودهی گاما 57 67 252220 10.22034/jrpsm.2026.584825.1117 FA الهام لامی زاده گروه علوم و مهندسی خاک ،دانشکده کشاورزی،دانشگاه زنجان، زنجان، ایران 0009-0001-0064-7993 اکبر حسنی گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران 0000-0003-4868-1629 مهدی نورزاده حداد پژوهشکده کشاورزی هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، کرج، ایران 0009-0006-0627-2949 حسن اعتصامی گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article 2026 06 03 Background and Objective: The cyanobacterium Nostoc sp. is recognized as a valuable biofertilizer in sustainable agriculture due to its capacity for nitrogen fixation, production of bioactive metabolites, and enhancement of soil fertility. However, soil osmotic stress is one of the most critical abiotic stresses that severely limits the growth and performance of these biofertilizers. A novel approach to improving stress tolerance involves the application of physical pre-treatments, such as gamma irradiation, to induce defense mechanisms and establish cross tolerance. The present study was designed to investigate the hypothesis that gamma irradiation can enhance the resistance of Nostoc sp. to osmotic stress through the proactive activation of its antioxidant system. To this end, changes in reactive oxygen species (ROS) levels and the activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) in response to the interaction between gamma irradiation and osmotic stress were evaluated. Materials and Methods: The experiment was conducted as a factorial based on a completely randomized design with three replications. The first factor consisted of gamma irradiation pretreatment at six dose levels (0, 20, 50, 100, 500, and 1000Gy), and the second factor was osmotic stress. ROS levels were quantified using fluorimetry and the DCFH-DA probe. SOD activity was determined based on the inhibition of nitro blue tetrazolium (NBT) reduction, while POD activity was assayed spectrophotometrically using pyrogallol as a substrate. Data were analyzed via two-way analysis of variance (ANOVA) and Tukey’s test at a significance level of p≤0.01. Results: The results revealed that the main effects of gamma irradiation and osmotic stress, as well as their interaction, on all three biochemical parameters were significant at the p≤0.01 level. In nonirradiated samples, the application of osmotic stress led to a substantial increase in ROS levels (approximately 17-fold compared to the control) and a subsequent decline in SOD and POD activities at high osmotic stress levels. Conversely, prophylactic irradiation at moderate doses (50 and 100Gy) significantly prevented excessive ROS accumulation. The most notable finding was that in samples pre-treated with a 100Gy dose, SOD activity under stress conditions surged from 31.13 to 92.41 units (an approximate 3-fold increase), and POD activity escalated from 12.45 to 74.03 units (an approximate 6-fold increase). Although high irradiation doses (500 and 1000Gy) alone exhibited detrimental effects, when combined with osmotic stress, the samples pretreated with 100Gy demonstrated the optimal protective performance. Conclusion: The findings of this study indicate that gamma irradiation at moderate doses (50 and 100Gy) can serve as an effective strategy to enhance osmotic stress resistance in the cyanobacterium Nostoc sp. This phenomenon is elucidated by the cross tolerance mechanism. Mild irradiation primes the cell to counteract the severe ROS accumulation induced by osmotic stress through the generation of a basal ROS level and the proactive activation of SOD and POD enzymes. In other words, irradiation triggers an “early warning system” and shifts the cellular tolerance threshold. These findings hold significant practical implications for the production of drought tolerant biofertilizers. Gamma pre-treatment can be implemented as a straightforward and cost effective industrial process to improve the efficacy of Nostoc sp. in saline soils, which comprise a substantial proportion of agricultural lands. Ultimately, this research provides a scientific foundation for the development of a new generation of irradiated biofertilizers capable of tolerating multiple environmental stresses. مقدمه: سیانوباکتری Nostoc sp. به‌دلیل توانایی تثبیت نیتروژن، تولید متابولیت‌های زیست‌فعال و بهبود حاصلخیزی خاک، به‌عنوان یک کود زیستی ارزشمند در کشاورزی پایدار شناخته می‌شود. بااین‌حال، تنش اسمزی خاک یکی از مهم‌ترین تنش‌های غیرزیستی است که رشد و عملکرد این کودهای زیستی را به شدت محدود می‌کند. یکی از رویکردهای نوین برای افزایش تحمل به تنش، استفاده از پیش‌تیمارهای فیزیکی نظیر پرتوتابی گاما به منظور القای مکانیسم‌های دفاعی و ایجاد تحمل متقاطع است. پژوهش حاضر با هدف بررسی این فرضیه طراحی شد که پرتوتابی گاما می‌تواند از طریق فعال‌سازی پیشگیرانه سیستم آنتی‌اکسیدانی، مقاومت Nostoc sp. را به تنش اسمزی افزایش دهد. بدین منظور، تغییرات سطح گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) و فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و پراکسیداز (POD) در پاسخ به اثر متقابل پرتوتابی گاما و تنش اسمزی مورد ارزیابی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتور اول شامل پرتوتابی گاما در شش سطح دُز (۰، ۲۰، ۵۰، ۱۰۰، ۵۰۰ و ۱۰۰۰ گری) به‌عنوان پیش‌تیمار و فاکتور دوم شامل تنش اسمزی بود. سطح ROS با روش فلوریمتری و پروب DCFH-DA اندازه‌گیری شد. فعالیت SOD بر اساس مهار احیای NBT و فعالیت POD با روش اسپکتروفتومتری و سوبسترای پیروگالول سنجیده شد. داده‌ها با آنالیز واریانس دوطرفه و آزمون توکی در سطح معنی‌داری 01/0 تحلیل گردیدند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که اثر اصلی پرتوتابی، اثر اصلی تنش اسمزی و اثر متقابل آن‌ها بر هر سه شاخص بیوشیمیایی در سطح 01/0 معنی‌دار بودند. در نمونه‌های بدون پیش‌تیمار پرتوتابی، اعمال تنش اسمزی منجر به افزایش سطح ROS ( تا حدود ۱۷ برابر شاهد) و متعاقب آن کاهش فعالیت SOD و POD در دُزهای بالای تنش اسمزی گردید. اما پرتوتابی پیش‌گیرانه با دُزهای متوسط (۵۰ و ۱۰۰ گری) به طور معنی‌داری از افزایش ROS جلوگیری کرد. قابل توجه‌ترین یافته آن بود که در نمونه‌های پیش‌تیمار شده با دُز ۱۰0۰ گری، فعالیت SOD در شرایط وجود تنش از 13/31 به 41/92 واحد افزایش یافت (افزایش حدود 3 برابری) و فعالیت POD نیز از 45/12 به 03/74 واحد رسید (افزایش حدود 6 برابری). دُزهای بالای پرتوتابی (۵۰۰ و ۱۰۰۰ گری) به تنهایی اثرات مخربی داشتند، اما در ترکیب با تنش اسمزی، نمونه‌های پیش‌تیمار شده با دُز ۱۰۰ گری بهترین عملکرد حفاظتی را نشان دادند. بحث و نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که پرتوتابی گاما با دُز (۵۰ و۱۰۰گری) می‌تواند به‌عنوان یک راهکار مؤثر برای افزایش مقاومت به تنش اسمزی در سیانوباکتری Nostoc sp. به کار رود. این پدیده از طریق مکانیسم تحمل متقاطع توجیه می‌شود. پرتوتابی خفیف با القای سطح پایه ROS و فعال‌سازی پیشگیرانه آنزیم‌های SOD و POD، سلول را برای مقابله با افزایش شدید ROS ناشی از تنش اسمزی آماده می‌کند. به عبارت دیگر، پرتوتابی «سیستم هشدار اولیه» را فعال کرده و آستانه تحمل سلول را جابه‌جا می‌سازد. این یافته پیامدهای عملی مهمی برای تولید کودهای زیستی مقاوم به خشکی دارد. پیش‌تیمار گاما می‌تواند به‌عنوان یک فرآیند صنعتی ساده و کم‌هزینه، کارایی Nostoc sp. را در خاک‌های شور که بخش قابل توجهی از اراضی کشاورزی را تشکیل می‌دهند، بهبود بخشد. این پژوهش پایه علمی برای توسعه نسل جدیدی از کودهای زیستی پرتوتابی شده با قابلیت تحمل به تنش‌های چندگانه محیطی فراهم می‌آورد.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_252220_78947f7fa96b8e1777742ad30f3e9cb7.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 2 2026 08 23 Physiological response of Periwinkle (Vinca minor L.) to different levels of ultraviolet radiation پاسخ فیزیولوژیک پیچ تلگرافی (Vinca minor L.) به سطوح مختلف پرتو فرابنفش 69 84 250708 10.22034/jrpsm.2026.588772.1123 FA علیرضا شایگان فر گروه علوم و مهندسی باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران 0000-0003-4783-8954 مرجان میرزایی گروه علوم و مهندسی باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران حسن مومیوند گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران سید فاضل میراحمدی گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ولایت، ایرانشهر، ایران Journal Article 2026 05 27 Background and objectives: Ultraviolet (UV) radiation, as a part of the electromagnetic spectrum, has significant consequences for plant physiology. The increased depletion of the stratospheric ozone layer due to industrial activities has led to an increase in UV-B radiation reaching the Earth's surface. This radiation acts as an oxidative stressor and, by generating reactive oxygen species (ROS), damages cellular components such as DNA, proteins, and membrane lipids. In response, plants employ complex defense mechanisms, including enzymatic (e.g., catalase and peroxidase) and non-enzymatic (e.g., phenols and carotenoids) antioxidant systems. Among these, medicinal plants are of particular importance due to their inherent ability to produce valuable secondary metabolites. Periwinkle (Vinca minor L.), from the Apocynaceae family, is a medicinal and ornamental plant containing valuable indole alkaloids such as vincamine, known for its modulating effects on cerebral blood circulation and neuroprotective properties. However, the physiological responses of this plant to UV radiation, especially considering the variable of radiation pattern (intermittent vs. continuous), have been less studied. This research was designed and conducted to investigate the effect of different types of UV radiation (UV-A and UV-B) under two patterns of intermittent and continuous irradiation on the physiological characteristics, antioxidant defense system, and secondary metabolite content of periwinkle. Materials and Methods: This research was conducted as a completely randomized design with 7 treatments and 3 replications in the greenhouse of Malayer University (Hamedan, Iran). Periwinkle plantlets, after in vitro culture in MS medium and rooting, were transferred to pots containing Hoagland's solution. After one week of establishment, they were exposed to UV radiation treatments for 9 days. The treatments included: control (only fluorescent light), intermittent UV-A, continuous UV-A, intermittent UV-B, continuous UV-B, intermittent UV-AB, and continuous UV-AB. UV radiation was applied using 40-watt broadband lamps manufactured by Q-Lab (USA), providing the closest match to the natural solar spectrum, for 45 minutes in the middle of the 16-hour photoperiod. The intermittent pattern consisted of three 15-minute periods with 15-minute intervals, and the continuous pattern involved 45 minutes of uninterrupted radiation. At the end of the treatment period, leaf samples were harvested and immediately frozen in liquid nitrogen. The measured traits included the activity of antioxidant enzymes (catalase, peroxidase, and ascorbate peroxidase), malondialdehyde (MDA) content, photosynthetic pigments (chlorophyll a, b, and carotenoids), total phenol, proline, soluble sugars, and fresh and dry root weight. Results: The results showed that UV radiation had a significant effect on most of the measured physiological traits. In the enzymatic defense sector, the highest catalase enzyme activity was observed in the intermittent UV-A treatment (0.44), and the highest ascorbate peroxidase activity was recorded in the intermittent UV-AB treatment (0.55), both showing a significant difference from the control. However, guaiacol peroxidase activity was not affected by the treatments. Regarding photosynthetic pigments, the intermittent UV-B treatment exhibited a powerful photoprotection strategy, marked by a significant peak in carotenoids (0.93 mg/g) and a sharp decline in chlorophyll b (0.1 mg/g). The continuous UV-B treatment also showed the highest chlorophyll a (0.85 mg/g) but failed to increase carotenoids significantly. Total phenol content increased significantly compared to the control only in the intermittent UV-B treatment (28.49 mg GAE/g), identifying it as the most effective elicitor of the phenylpropanoid pathway. A key and unexpected finding was the significant decrease in malondialdehyde in all UV treatments compared to the control, indicating the remarkable efficiency of the plant's antioxidant defense system. Soluble sugar content decreased significantly in the intermittent UV-B treatment, reflecting the consumption of carbon reserves to supply the energy and carbon skeletons required for the biosynthesis of defensive metabolites. Proline changes were significant only in the continuous UV-B treatment, showing a decrease compared to the control. Fresh and dry root weight showed no significant change under any treatment. Conclusion: This study demonstrated, for the first time, that the physiological response of periwinkle to UV radiation depends not only on the type of spectrum but also on the irradiation pattern. Intermittent UV-B, as the most efficient elicitor, achieved a level of cellular protection by coordinated induction of enzymatic (increased catalase) and non-enzymatic (significant increase in total phenol and carotenoids) antioxidant defenses, reducing lipid peroxidation even below the control level. This defensive success was accompanied by the consumption of sugar reserves, highlighting the metabolic cost of these responses. In contrast, continuous UV-B, by decreasing proline and failing to increase phenols and carotenoids, likely exceeded the plant's tolerance threshold. From a practical perspective, the results of this study demonstrate the potential of intermittent UV-B radiation as a non-chemical elicitor for enhancing secondary metabolites in periwinkle; however, confirming its commercial application requires further complementary studies on a larger scale, over longer growth periods, and with an evaluation of final plant yield. سابقه و هدف: پرتو فرابنفش (UV) پیامدهای قابل‌توجهی برای فیزیولوژی گیاهان دارد. افزایش پرتو فرابنفش B در سطح زمین ناشی از تخریب لایه اوزون، به‌عنوان یک تنش اکسیداتیو عمل کرده و با تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS)، به اجزای سلولی آسیب می‌رساند. در پاسخ، گیاهان سازوکارهای دفاعی آنزیمی (مانند کاتالاز و پراکسیداز) و غیرآنزیمی (مانند فنل‌ها و کاروتنوئیدها) را فعال می‌کنند. گیاهان دارویی به دلیل توانایی تولید متابولیت‌های ثانویه ارزشمند، اهمیت ویژه‌ای دارند. پیچ تلگرافی (Vinca minor L.) از خانواده خرزهره، گیاهی دارویی-زینتی با آلکالوئیدهای ایندولی ارزشمند نظیر وینکامین است. بااین‌حال، پاسخ‌های فیزیولوژیک این گیاه به پرتو فرابنفش، به‌ویژه با در نظر گرفتن متغیر الگوی تابش (منقطع در مقابل پیوسته)، کمتر مطالعه شده است. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر انواع پرتو فرابنفش در دو الگوی تابش بر ویژگی‌های فیزیولوژیک، سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی و متابولیت‌های ثانویه پیچ تلگرافی اجرا شد. مواد و روش‌ها: تحقیق در قالب طرح کاملاً تصادفی با ۷ تیمار و ۳ تکرار در گلخانه دانشگاه ملایر اجرا گردید. گیاهان پس از کشت درون‌شیشه‌ای و ریشه‌دار شدن، به گلدان‌های حاوی محلول هوگلند منتقل و پس از یک هفته، به مدت ۹ روز تحت تیمارهای پرتو فرابنفش قرار گرفتند. تیمارها شامل شاهد (فقط نور فلورسنت)، UV-A منقطع، UV-A پیوسته، UV-B منقطع، UV-B پیوسته، UV-AB منقطع و UV-AB پیوسته بودند. تابش با لامپ‌های ۴۰ واتی باند پهن Q-Lab آمریکا (با طیف شبیه‌سازی‌شده طبیعی) به مدت ۴۵ دقیقه در میانه دوره نوری ۱۶ ساعته اعمال شد. الگوی منقطع شامل سه دوره ۱۵ دقیقه‌ای با فواصل ۱۵ دقیقه‌ای و الگوی پیوسته شامل ۴۵ دقیقه تابش مداوم بود. صفات اندازه‌گیری‌شده شامل فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان (کاتالاز، پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز)، مالون‌دی‌آلدهید (MDA)، رنگیزه‌های فتوسنتزی، فنل کل، پرولین، قندهای محلول و وزن تر و خشک ریشه بودند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که پرتو فرابنفش تأثیر معنی‌داری بر اغلب صفات فیزیولوژیک اندازه‌گیری‌شده داشت. در بخش دفاع آنزیمی، بیشترین فعالیت آنزیم کاتالاز در تیمار UV-A منقطع (44/0) و بیشترین فعالیت آسکوربات پراکسیداز در تیمار UV-AB منقطع (55/0) مشاهده شد که هر دو اختلاف معنی‌داری با شاهد داشتند. بااین‌حال، فعالیت گایاکول پراکسیداز تحت تأثیر تیمارها قرار نگرفت. در بخش رنگیزه‌های فتوسنتزی، تیمار UV-B منقطع با بیشینه معنی‌دار کاروتنوئیدها (93/0 میلی‌گرم بر گرم) و کاهش شدید کلروفیل b (1/0 میلی‌گرم بر گرم)، استراتژی حفاظت نوری قدرتمندی را به نمایش گذاشت. تیمار UV-B پیوسته نیز با بیشینه کلروفیل a (85/0 میلی‌گرم بر گرم) همراه بود، اما در افزایش کاروتنوئیدها ناموفق بود. محتوای فنل کل تنها در تیمار UV-B منقطع افزایش معنی‌دار نسبت به شاهد یافت (49/28میلی‌گرم GAE بر گرم) و آن را به‌عنوان مؤثرترین محرک مسیر فنیل‌پروپانوئید معرفی کرد. یافته‌ای کلیدی و غیرمنتظره، کاهش معنی‌دار مالون‌دی‌آلدهید در تمام تیمارهای پرتو فرابنفش نسبت به شاهد بود که بر کارایی چشمگیر سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی گیاه دلالت داشت. میزان قندهای محلول در تیمار UV-B منقطع به‌طور معنی‌داری کاهش یافت که نشان‌دهنده مصرف ذخایر کربنی برای تأمین انرژی و اسکلت‌های کربنی مورد نیاز بیوسنتز متابولیت‌های دفاعی بود. تغییرات پرولین تنها در تیمار UV-B پیوسته معنی‌دار شد که به‌صورت کاهش نسبت به شاهد مشاهده گردید. وزن تر و خشک ریشه در هیچ‌یک از تیمارها تغییر معنی‌داری نشان نداد. نتیجه‌گیری: این پژوهش برای نخستین بار نشان داد که پاسخ فیزیولوژیک پیچ تلگرافی به پرتو فرابنفش، نه‌تنها به نوع طیف، بلکه به الگوی تابش نیز وابسته است. تیمار فرابنفش B منقطع به‌عنوان کارآمدترین محرک، با القای هماهنگ دفاع آنتی‌اکسیدانی آنزیمی (افزایش کاتالاز) و غیرآنزیمی (افزایش معنی‌دار فنل کل و کاروتنوئیدها)، به چنان سطحی از محافظت سلولی دست یافت که پراکسیداسیون لیپیدی را حتی به زیر سطح شاهد کاهش داد. این موفقیت دفاعی با مصرف ذخایر قندی همراه بود که نشان‌دهنده هزینه متابولیکی این پاسخ‌هاست. در مقابل، UV-B پیوسته با کاهش پرولین و ناتوانی در افزایش فنل و کاروتنوئید، احتمالاً آستانه تحمل گیاه را پشت سر گذاشت. از منظر کاربردی، نتایج این پژوهش، پتانسیل تابش منقطع UV-B را به‌عنوان یک محرک غیرشیمیایی برای افزایش متابولیت‌های ثانویه در پیچ تلگرافی نشان می‌دهد، اما تأیید کاربرد تجاری آن نیازمند انجام مطالعات تکمیلی در مقیاس بزرگ‌تر، دوره‌های رشد طولانی‌تر و ارزیابی عملکرد نهایی گیاه می‌باشد.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_250708_ca8fc4c4ee8913c0cb7b5b30229ea74b.pdf