مجله پژوهش در متابولیت‌های  گیاهی

مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی

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

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.
2 دانشیار ،گروه مهندسی علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره) قزوین، ایران.
3 گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران.
4 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر ، ایران
10.22034/jrpsm.2026.593311.1126
چکیده
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.
کلیدواژه‌ها

Acuña-Avila, P. E., Vásquez-Murrieta, M. S., Hernández, M. O. F., & del Socorro López-Cortéz, M. (2016). Relationship between the elemental composition of grapeyards and bioactive compounds in the Cabernet Sauvignon grapes Vitis vinífera harvested in Mexico. Food Chemistry, 203, 79-85. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.02.031
Ahmed, F. F., Akl, A. M., & El-Morsy, F. M. (1997). Yield and quality of Banaty' grapes in response to spraying iron and zinc. HortScience, 32(3), 516D-516. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.32.3.516D
Ali, I., Wang, X., Abbas, W. M., Hassan, M. U., Shafique, M., Tareen, M. J., Fiaz, S., Ahmed, W., & Qayyum, A. (2021). Quality responses of table grapes 'Flame Seedless' as effected by foliarly applied micronutrients. Horticulturae, 7(11), 462. https://doi.org/10.3390/horticulturae7110462
AOAC International. (2006). Official Method 975.03, Metals in Plants and Pet Foods, Atomic Absorption Spectrophotometric Method. Association of Official Analytical Chemists.
Arshad, M., Gerigourian, V., Nazemieh, A., Mostoufi, Y., & Khalighi, A. (2006). Investigation on effects of nitrogen and potassium spray on qualitative characteristics and some of effective physiological factors in bearing of Vitis vinifera L. 'Soltani'. Iranian Journal of Horticultural Science and Technology, 7(3), 135-146. https://sid.ir/paper/80863/en (In Persian)
Bavaresco, L., Cantu, E., Fregoni, M., & Trevisan, M. (1997). Constitutive stilbene contents of grapevine cluster stems as potential source of resveratrol in wine. Vitis, 36(3), 115-118. https://doi.org/10.5073/vitis.1997.36.115-118
Bondada, B. (2016). Nutritional aspects of grape (Vitis vinifera L.) clusters afflicted with sour shrivel is related to functionality of its vascular tissues. American Journal of Plant Sciences, 7(9), 1367-1387. https://doi.org/10.4236/ajps.2016.79131
Bravdo, B. A. (2000). Effect of mineral and salinity on grape production and wine quality. Acta Horticulturae, 512, 23-30. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2000.512.2
Dubeaux, G., Zelazny, E., & Vert, G. (2015). Getting to the root of plant iron uptake and cell-cell transport: Polarity matters!. Communicative & Integrative Biology, 8(3), e1038441. https://doi.org/10.1080/19420889.2015.1038441
Fakharzadeh, S., Hafizi, M., Baghaei, M.A. et al. (2020). Using Nanochelating Technology for Biofortification and Yield Increase in Rice. Scientific Reports, 10, 4351. https://doi.org/10.1038/s41598-020-60189-x
Hasan, M. M., & Bae, H. (2017). An overview of stress-induced resveratrol synthesis in grapes: Perspectives for resveratrol-enriched grape products. Molecules, 22(2), 294. https://doi.org/10.3390/molecules22020294
Hasanshahi, H., Iravani, H., Daneshvar Ameri, Zh., & Kalantari, Kh. (2015). Measure and comparison of economic, social and ecological sustainability of farming systems in the Marvdasht plain. Desert, 20(2), 231-239. https://doi.org/10.22059/jdesert.2015.56485
He, F., Mu, L., Yan, G. L., Liang, N. N., Pan, Q. H., Wang, J., ... & Duan, C. Q. (2010). Biosynthesis of anthocyanins and their regulation in colored grapes. Molecules, 15(12), 9057-9091. https://doi.org/10.3390/molecules15129057
Iriti, M., & Faoro, F. (2006). Grape phytochemicals: A bouquet of old and new nutraceuticals for human health. Medical Hypotheses, 67(4), 833-838. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2006.03.049
Jayaprakasha, G. K., Selvi, T., & Sakariah, K. K. (2003). Antibacterial and antioxidant activities of grape (Vitis vinifera) seed extracts. Food Research International, 36(2), 117-122. https://doi.org/10.1016/S0963-9969(02)00116-3
Jeandet, P., Bessis, R., & Gautheron, B. (1991). The production of resveratrol (3, 5, 4'-trihydroxystilbene) by grape berries in different developmental stages. American Journal of Enology and Viticulture, 42(1), 41-46. https://doi.org/10.5344/ajev.1991.42.1.41
Kamali, M., Eftekhari, A., & Heidari, M. (2013). Investigating the effect of iron chelate and iron chelate nano-fertilizers on the quantitative and qualitative traits of some native spinach populations in Iran [in Persian]. Paper presented at the First National Conference on Agriculture and Sustainable Natural Resources, Tehran, Iran. https://civilica.com/doc/258070
Khanafari, A., Mansoubi, M., & Arbabian, S. (2009). Evaluation of anthocyanin production ability in Rhizobium in symbiotic and free-living states [in Persian]. Journal of Microbiology Knowledge, 1(10), 53-62.
Lanauskas, J., Uselis, N., Valiuškaite, A., & Viškelis, P. (2006). Effect of foliar and soil applied fertilizers on strawberry healthiness, yield and berry quality. Agronomy Research, 4(Special issue), 247-250.
Lichtenthaler, H. K. (1987). Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes. In Methods in Enzymology (Vol. 148, pp. 350-382). Academic Press. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1
Lopez, M., Martinez, F., Del Valle, C., Orte, C., & Miro, M. (2001). Analysis of phenolic constituents of biological interest in red wines by high-performance liquid chromatography. Journal of Chromatography A, 922(1-2), 359-363. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(01)00913-X
Ma, J., Zhang, M., Liu, Z., Chen, H., Li, Y. C., Sun, Y., ... & Zhao, C. (2019). Effects of foliar application of the mixture of copper and chelated iron on the yield, quality, photosynthesis, and microelement concentration of table grape (Vitis vinifera L.). Scientia Horticulturae, 254, 106-115. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.04.075
Meggio, F., Zarco-Tejada, P. J., Núñez, L. C., Sepulcre-Cantó, G., González, M. R., & Martín, P. (2010). Grape quality assessment in vineyards affected by iron deficiency chlorosis using narrow-band physiological remote sensing indices. Remote Sensing of Environment, 114(9), 1968-1986. https://doi.org/10.1016/j.rse.2010.04.004
Middleton, E., Kandaswami, C., & Theoharides, T. C. (2000). The effects of plant flavonoids on mammalian cells: Implications for inflammation, heart disease, and cancer. Pharmacological Reviews, 52(4), 673-751.
Mohebi, H., Ebady, A., Taheri, M., Zarabi, M., & Bihamta, M. (2022). The effect of different levels of foliar application of zinc, iron, and manganese micronutrients on reproductive characteristics and yield of Vitis vinifera grapes in some vineyards of Zanjan province. Journal of Horticultural Science, 36(2), 443-457. https://doi.org/10.22067/JHS.2021.71776.1078 (In Persian)
Monteiro, A. I., Malheiro, A. C., & Bacelar, E. A. (2021). Morphology, physiology and analysis techniques of grapevine bud fruitfulness: A review. Agriculture, 11(2), 127. https://doi.org/10.3390/agriculture11020127
Naderi, M., & Danesh Shahraki, A. (2011). Application of nanotechnology in optimizing the formulation of chemical fertilizers [in Persian]. Nanotechnology, 4(165), 20-22. https://sid.ir/paper/457104/fa
Nejatian, M. A. (2006). Collection and preliminary evaluation of grapevine cultivars of Qazvin province [in Persian]. Seed and Plant, 22(4), 319-338.
Obaid Al-Shahbani, I. R., & Abu Al-Mikh Al-Mamouri, M. T. (2022). Effect of Adding Bio-Fertilizer and Spraying Nano-and Chelated Iron Fertilizer on the Nutrient Content of Orange Seedling Leaves. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1060, No. 1, p. 012012). IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1060/1/012012
Peyvandi, M., Mirza, M., & Kamali Jamakani, Z. (2012). The Effect of Nano Fe Chelate and Fe Chelate on the Growth and Activity of some Antioxidant. New Cellular and Molecular Biotechnology Journal, 2(5), 25-32. http://ncmbjpiau.ir/article-1-121-en.html
Pileh, F., & Ghasemzadeh, R. (2017). Diversity evaluation of biochemical parameters and antioxidant activity in some commercial grape cultivars. Research in Pomology, 2(1), 45-60.
Rabino, I., & Mancinelli, A. L. (1986). Light, temperature, and anthocyanin production. Plant Physiology, 81(3), 922-924. https://doi.org/10.1104/pp.81.3.922
Ranganna, S. (1986). Handbook of Analysis and Quality Control of Fruit and Vegetable Products (2nd ed.). Tata McGraw-Hill Education.
Seydmohammadi, L., Borna, F., Negaresh, K., & Zare Bavani, M. R. (2026). Comprehensive analysis of antioxidant activity and bioactive phytochemicals in the endemic Klasea khuzistanica (Mozaff.) Mozaff. ex Hidalgo.: phenolics, flavonoids, and phytoecdysteroids. Natural Product Research. Advance online publication. https://doi.org/10.1080/14786419.2026.2690080
Shanmugam, V., Lo, J. C., Wu, C. L., Wang, S. L., Lai, C. C., Connolly, E. L., ... & Yeh, K. C. (2011). Differential expression and regulation of iron regulated metal transporters in Arabidopsis halleri and Arabidopsis thaliana–the role in zinc tolerance. New Phytologist, 190(1), 125-137.
Shi, J., Yu, J., Pohorly, J. E., & Kakuda, Y. (2003). Polyphenolics in grape seeds—Biochemistry and functionality. Journal of Medicinal Food, 6(4), 291-299. https://doi.org/10.1089/109662003772519831
Shi, P., Li, B., Chen, H., Song, C., Meng, J., Xi, Z., & Zhang, Z. (2017). Iron supply affects anthocyanin content and related gene expression in berries of Vitis vinifera cv. Cabernet Sauvignon. Molecules, 22(2), 283. https://doi.org/10.3390/molecules22020283
Shi, P., Song, C., Chen, H., Duan, B., Zhang, Z., & Meng, J. (2018). Foliar applications of iron promote flavonoids accumulation in grape berry of Vitis vinifera cv. Merlot grown in the iron deficiency soil. Food Chemistry, 253, 164-170. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.01.109
Soleas, G., Goldberg, D., Diamandis, E., Karumanchiri, A., Yan, J., & Ng, E. (1995). A derivatized gas chromatographic-mass spectrometric method for the analysis of both isomers of resveratrol in juice and wine. American Journal of Enology and Viticulture, 46(3), 346-353. https://doi.org/10.5344/ajev.1995.46.3.346
Song, C. Z., Liu, M. Y., Meng, J. F., Chi, M., Xi, Z. M., & Zhang, Z. W. (2015). Promoting effect of foliage sprayed zinc sulfate on accumulation of sugar and phenolics in berries of Vitis vinifera cv. Merlot growing on zinc deficient soil. Molecules, 20(2), 2536-2554. https://doi.org/10.3390/molecules20022536
Tisdale, S. L., Nelson, W. L., Beaton, J. D., & Havlin, J. L. (2003). Soil Fertility and Fertilizers (5th ed.). Prentice-Hall of India.
Wang, J., Sun, Y., Wang, H., Guan, X., & Wang, L. (2016). Resveratrol synthesis under natural conditions and after ultraviolet-C irradiation in grape leaves at different leaf developmental stages. HortScience, 51(6), 727-731. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.51.6.727
Williams, L. E., Dokoozlian, N. K., & Wample, R. (2018). Grape. In The Physiology of Fruit Growth (pp. 85-133). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780203719299-4
Yan, Y., Tian, B., Li, X., Wang, Y., Shi, Y., Jiang, K., ... & Li, P. (2026). The polyphenol trade off: leaf protection vs fruit attraction in apples driven by the phlorizin glycosyltransferase PGGT1. New Phytologist, 250(1), 591-601. https://doi.org/10.1111/nph.70923