مجله پژوهش در متابولیت‌های  گیاهی

مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی

پتانسیل عصاره‌های گیاهی به‌عنوان محرک زیستی برای بهبود رشد، متابولیسم قند و تجمع Rebaudioside A در استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) در شرایط درون‌شیشه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
2 گروه شیمی، مرکز آموزش، پژوهش و فرهنگ جهاد دانشگاهی (ACECR)، کرمانشاه، ایران
3 گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
10.22034/jrpsm.2026.597016.1133
چکیده
سابقه و هدف: استویا (Stevia rebaudiana) یکی از مهم‌ترین گیاهان دارویی و شیرین‌کننده‌های طبیعی است که به دلیل تولید گلیکوزیدهایی مانند استویوزاید و ریبادیوزاید A، ارزش بالایی دارد. ریبادیوزاید A به دلیل شیرینی بیشتر و طعم مطلوب‌تر، اهمیت ویژه‌ای در صنایع غذایی و تولید شیرین‌کننده‌های طبیعی دارد. از سوی دیگر، استفاده گسترده از تنظیم‌کننده‌های رشد شیمیایی در ریزازدیادی و کشت درون‌شیشه‌ای، علاوه بر افزایش هزینه‌های تولید، می‌تواند بر رشد، متابولیسم و تولید متابولیت‌های ثانویه اثر بگذارد. در سال‌های اخیر، استفاده از محرک‌های زیستی با منشأ طبیعی به‌عنوان رویکردی سازگارتر با کشاورزی پایدار مورد توجه قرار گرفته است. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی قابلیت عصاره‌های طبیعی بن‌سرخ (Allium jesdianum) و گل‌قاصدک (Taraxacum officinale) به‌عنوان محرک‌های زیستی برای بهبود رشد و افزایش محتوای ریبادیوزاید A در استویا انجام شد.
مواد و روش­ها: در این پژوهش، ریزنمونه‌های گیاه استویا در محیط کشت پایه MS حاوی غلظت‌های مختلف عصاره‌های هیدروالکلی بن‌سرخ و گل‌قاصدک کشت شدند و پاسخ آنها با تیمارهای حاوی تنظیم‌کننده‌های رشد شیمیایی شامل BAP و NAA و همچنین شاهد بدون تنظیم‌کننده رشد مقایسه گردید. عصاره‌های گیاهی در غلظت‌های مختلف، از جمله 100، 200 و 400 میلی‌گرم بر لیتر، مورد استفاده قرار گرفتند. استریل‌سازی عصاره‌ها با استفاده از روش فیلتراسیون سرد انجام شد و پس از آماده‌سازی، به محیط کشت استریل افزوده شدند. در طول دوره کشت، صفات مورفولوژیک شامل تعداد برگ، تعداد شاخه جانبی، وزن تر و وزن خشک مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین، رنگیزه‌های فتوسنتزی شامل کلروفیل a، کلروفیل b ، در کنار محتوای قندهای محلول اندازه‌گیری شدند. در نهایت، به‌منظور ارزیابی تأثیر تیمارها بر تولید متابولیت‌های اختصاصی استویا، محتوای ریبادیوزاید A با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا (HPLC) تعیین و مقایسه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که پاسخ گیاه استویا به عصاره‌های طبیعی به نوع و غلظت عصاره وابسته بود. کاربرد 400 میلی‌گرم بر لیتر عصاره بن‌سرخ بیشترین اثر را بر تعداد برگ نشان داد؛ به‌طوری‌که تعداد برگ در این تیمار به 12 برگ رسید و نسبت به شاهد حدود 56/38 درصد افزایش یافت. این تیمار از نظر تعداد برگ با تیمار 2 میلی گرم بر لیتر BAP + 1 میلی گرم بر لیتر NAA ، با میانگین 66/12 برگ، اختلاف معنی‌داری نداشت. همچنین، وزن تر گیاهچه‌ها در تیمار 400 میلی‌گرم بر لیتر عصاره بن‌سرخ با افزایش 7/240 درصدی نسبت به شاهد همراه بود، در حالی‌که این افزایش در تیمار 2 میلی گرم بر لیتر BAP + 1 میلی گرم بر لیتر NAA برابر با 3/529 درصد بود. در مورد وزن خشک نیز، تیمار 400 میلی‌گرم بر لیتر عصاره بن‌سرخ با میانگین 60/0 گرم، افزایش 5/361 درصدی نسبت به شاهد نشان داد، در حالی‌که افزایش وزن خشک در تیمار هورمونی مذکور 4/515 درصد نسبت به شاهد بود. بیشترین میزان قندهای محلول در تیمارهای ۴۰۰ میلی‌گرم بر لیتر عصاره بن‌سرخ و گل‌قاصدک به‌ترتیب با مقادیر 73/4 و 44/4 میلی‌گرم بر گرم وزن تر مشاهده شد که نسبت به شاهد (3 میلی‌گرم بر گرم وزن تر) به‌ترتیب 67/57 و ۴۸ درصد افزایش نشان داد. نتایج تجزیه HPLC نشان داد که برخی تیمارهای منتخب با افزایش محتوای Rebaudioside A همراه بودند که بیشترین مقدار در چهار تیمار منتخب، با میانگین 64/8 درصد در تیمار 100 میلی‌گرم بر لیتر عصاره گل‌قاصدک مشاهده شد که تقریباً سه برابر شاهد بود. پس از آن، تیمار2 میلی گرم بر لیتر BAP + 1 میلی گرم بر لیتر NAA و تیمار 400 میلی‌گرم بر لیتر عصاره بن‌سرخ، به‌ترتیب با میانگین 66/6 و 55/5 درصد، قرار گرفتند.
نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج، عصاره‌های بن‌سرخ و گل‌قاصدک می‌توانند به‌عنوان عصاره‌های گیاهی با پتانسیل محرک زیستی برای تعدیل رشد و برخی پاسخ‌های متابولیکی استویا در شرایط درون‌شیشه‌ای مورد توجه قرار گیرند. عصاره بن‌سرخ در غلظت 400 میلی‌گرم بر لیتر، به‌ویژه از نظر تعداد برگ، عملکردی مشابه تیمار 2 میلی گرم بر لیتر BAP + 1 میلی گرم بر لیتر NAA نشان داد، اما از نظر وزن تر و وزن خشک پایین‌تر از تیمار هورمونی بود. البته نتایج این پژوهش جایگزینی مستقیم یا کامل عصاره‌های طبیعی به جای BAP و NAA را اثبات نمی‌کند و باید بیشتر ارزیابی گردد. با این حال، به دلیل انجام نشدن آنالیز HPLC برای سایر تیمارها، این نتیجه قابل تعمیم به تمام تیمارهای آزمایشی نیست. در مجموع، یافته‌ها نشان‌دهنده ظرفیت بالقوه عصاره‌های طبیعی برای تعدیل برخی صفات رشدی و متابولیکی استویا هستند و شناسایی ترکیبات زیست‌فعال موجود در عصاره‌ها و بررسی سازوکار اثر آنها می‌تواند در مطالعات آینده به درک دقیق‌تر این پاسخ‌ها کمک کند.
کلیدواژه‌ها

Abdalla, M. M. (2013). The potential of Moringa oleifera extract as a biostimulant in enhancing the growth, biochemical and hormonal contents in rocket (Eruca vesicaria subsp. sativa) plants. Int. J. Plant Physiol. Biochem, 5(3), 42-49. https://doi.org/10.5897/IJPPB2012.026    
Afzal, S., Chaudhary, N., & Singh, N. K. (2021). Role of soluble sugars in metabolism and sensing under abiotic stress. In Plant growth regulators: signalling under stress conditions (pp. 305-334). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-61153-8_14
Ahlawat, Y. K., Singh, M., Manorama, K., Lakra, N., Zaid, A., & Zulfiqar, F. (2024). Plant phenolics: neglected secondary metabolites in plant stress tolerance. Brazilian Journal of Botany, 47(3): 703-721. https://doi.org/10.1007/s40415-023-00949-x
Alhalawi, Z., & Ervita, L. (2025). The Effect of Stevia Consumption on Glycemic Control in Elderly Patients with Diabetes: A Literature Review. Journal of Community Development and Disaster Management, 7(2): 551-562. https://doi.org/10.37680/jcd.v7i2.7630
Kusvuran, S. (2021). Microalgae (Chlorella vulgaris Beijerinck) alleviates drought stress of broccoli plants by improving nutrient uptake, secondary metabolites, and antioxidative defense system. Horticultural Plant Journal, 7(3), 221-231. https://doi.org/10.1016/j.hpj.2021.03.007
Alum, E. U. (2024). The role of indigenous knowledge in advancing the therapeutic use of medicinal plants: challenges and opportunities. Plant signaling & behavior, 19(1): 2439255. https://doi.org/10.1080/15592324.2024.2439255
Ashrafi, K., Iqrar, S., Saifi, M., Khan, S., Qamar, F., Quadri, S. N., ... & Abdin, M. Z. (2022). Influence of plant growth regulators on glandular trichome density and steviol glycosides accumulation in Stevia rebaudiana. ACS omega, 7(35): 30967-30977. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c02957
Askari, Y. (2022). Composition of essential oil of Dorema aucheri Boiss. and Allium jesdianum Boiss. medicinal plants. Int. J. Adv. Biol. Biomed. Res, 10(1): 72-83. DOI: 10.22034/IJABBR.2022.545885.1374
Ansar, Z., Baradaran Firouzabadi, M., Galeshi, S., Gholami, A., Parsaeian, M. (2019). Effects of marjoram and mountain thyme extracts on yield, yield components, and antioxidant enzymes of sesame under drought stress conditions. Journal Crop Improvement, 21:149–166. https://doi.org/10.22069/ejcp.2020.15979.2204 (in persian)
Blum, A. (2017). Osmotic adjustment is a prime drought stress adaptive engine in support of plant production. Plant, cell & environment, 40(1): 4-10. https://doi.org/10.1111/pce.12800
Dang Xuan, T., Xuan Chien, N., Dang Khanh, T., Duc Viet, T., & Ngoc Minh, T. T. (2025). Advancements and challenges in allelopathy: a global perspective on agricultural practices. Journal of Crop Health, 77(5): 151. https://doi.org/10.1007/s10343-025-01217-6
De Saeger, J., Van Praet, S., Vereecke, D., Park, J., Jacques, S., Han, T., & Depuydt, S. (2020). Toward the molecular understanding of the action mechanism of Ascophyllum nodosum extracts on plants. Journal of Applied Phycology, 32(1): 573-597. https://doi.org/10.1007/s10811-019-01903-9
DuBois, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Rebers, P. A., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical chemistry, 28(3): 350-356. https://doi.org/10.1021/ac60111a017
Ehiagbonare, J. E., Onyibe, H. I., & Ehiagbonare, P. O. (2008). Conservation studies on four medicinal taxa of Southern Nigeria. Scientific Research and Essays, 3(2): 40-45.
Foidl, N., Makkar, H. P. S., & Becker, K. (2001). The potential of Moringa oleifera for agricultural and industrial uses. What development potential for Moringa products, 20. https://moringatrees.org/moringa-doc/the_potential_of_moringa_oleifera_for_agricultural_and_industrial_uses.pdf
Ghaderi, A., Moghaddam, M., & Rezvan, S. (2024). Assessment of the relationship between rebaudioside-A and stevioside content and growth, yield, and root characteristics of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under drought Stress. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 40(3): 596-616. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2024.365043.3428
Grauso, L., Emrick, S., de Falco, B., Lanzotti, V., & Bonanomi, G. (2019). Common dandelion: A review of its botanical, phytochemical and pharmacological profiles. Phytochemistry Reviews, 18(4): 1115-1132. https://doi.org/10.1007/s11101-019-09622-2
Han BongHee, H. B., Yu HeeJu, Y. H., Yae ByeoungWoo, Y. B., & Peak KeeYeoup, P. K. (2004). In vitro micropropagation of Lilium longiflorum'Georgia'by shoot formation as influenced by addition of liquid medium. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2004.04.020
Hao, F., Deng, X., Yu, X., Wang, W., Yan, W., Zhao, X., & Han, L. (2024). Taraxacum: A review of ethnopharmacology, phytochemistry and pharmacological activity. The American Journal of Chinese Medicine, 52(01): 183-215. https://doi.org/10.1142/S0192415X24500083
Hazrati Yadkori, S., & Tahmasbi Sarvestani, Z. A. (2011). Effects of different levels of nitrogen fertilizer and foliar application of benzyl adenine (BA) hormone on growth and sucker production of aloe vera (Aloe vera L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 28(2): 210–223. (In Persian). https://doi.org/10.22092/ijmapr.2012.3023 
Heydargholinejad, F., Hamidoghli, Y., Ghasemi Omran, V. A., & Biparva, P. (2024). Effect of auxin and cytokinin on in vitro culture of water pennywort (Centella asiatica L.). Iranian Journal of Horticultural Science and Technology, 25(1): 119–128. (In Persian). http://journal-irshs.ir/article-1-635-fa.html
Javaheri, N., & Kaviani, B. (2022). Effect of auxin and cytokinin hormonal combination on micropropagation of Oriental lily (Lilium oriental hybrid "Casablanca") using bulb scale explants. Journal of Horticultural Science, 36(1): 57–69. (In Persian).
Joshi, J. R. (2025). Extraction of stevioside and rebaudioside A from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. Unpublished thesis). Gujarat Technological University.
Kamanga, B. M., Cartmill, D. L., McGill, C., & Clavijo McCormick, A. (2025). Allelopathic effects of Moringa oleifera Lam. on cultivated and non-cultivated plants: Implications for crop productivity and sustainable agriculture. Agronomy, 15(8):1766. https://doi.org/10.3390/agronomy15081766
Kang, G., Yun, Q., Bao, G., Bao, L., Min, S. and Bai, L. (2024). Exploration of the Application of Allelopathy in Medicinal Plants in Agriculture and Medicine. International Journal of Frontiers in Medicine, 6(7).
Kumar, V., Zadokar, A., Kumar, P., Sharma, R., Sharma, R., Siddiqui, M. W., ... & Chandora, R. (2025). Advancing medicinal plant agriculture: integrating technology and precision agriculture for sustainability. PeerJ, 13: e19058. https://doi.org/10.7717/peerj.19058
Lichtenthaler, H. K. (1987). Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. In Methods in enzymology (Vol. 148, pp. 350-382). Academic Press.
Mahedi, M., Shaili, S. J., Nurnobi, M., Sakil, A. R., & Rahman, A. (2025). Adoption of organic farming practices: A comprehensive review of trends, determinants, and challenges. Journal of Agricultural and Rural Research, 8(1): 26-45.
Masciulli, F., Ambroselli, D., Libero, M. L., Acquaviva, A., Di Simone, S. C., Chiavaroli, A., ... & Ingallina, C. (2025). Phytochemical composition and bioactivity of edible Taraxacum officinale: potential as an ingredient in brain health-oriented functional foods. Food & Function, 16(18): 7217-7229. https://doi.org/10.1039/d5fo02646f
Nehzomi, Z. S., & Shirani, K. (2024). A comprehensive review of the pharmacological properties and medicinal uses of Allium jesdianum Boiss. & Buhse. Journal of Medicinal Plants, 23(90): 1-16. http://dx.doi.org/10.61186/jmp.23.90.1
Nematillaevna, K. M. (2024). STUDING MEDICINAL PLANTS (PHYTONYMS) IN THE SECTION OF PHARMACEUTICAL TERMINOLOGY. Central Asian Journal of Multidisciplinary Research and Management Studies, 1(2): 4-7. https://doi.org/10.5281/zenodo.10673840
Ram, S., Yadav, S. K., Rathore, D., & Nema, R. K. (2025). Review on Stevia Rebaudiana: A Comprehensive Analysis of its Properties and Applications. Int. J. Adv. Multidiscip. Res. Stud., 5: 347-351.
Ramak, P., & Karimian, V. (2023). Effects of planting times on the chemical compositions, antioxidant activity and nutritional properties of Allium jesdianum Boiss. & Buhse leaves in Lorestan province. Ecopersia, 11(3): 175-185. https://doi.org/10.22034/ecopersia.11.3.175
Sadak, M. S., Dawood, M. G., Bakry, B. A., & El-Karamany, M. F. (2013). Synergistic effect of indole acetic acid and kinetin on performance, some biochemical constituents and yield of faba bean plant grown under newly reclaimed sandy soil. World Journal of Agricultural Sciences, 9 (4): 335-344. http://www.idosi.org/wjas/wjas9(4)13/5.pdf
Saleem, M., Nadeem, M. S. A., & Naz, S. (2025). Medicinal crops as a pathway to sustainable agriculture, food security, farmers' income, and sustainable development in Pakistan. Journal of Climate and Community Development, 4(1): 157-167. https://joccd.com/index.php/joccd/article/view/74/65
Saremi, R., Omidi, H., & Bostani, A. (2016). Effects of auxin and cytokinin on some morphophysiological characteristics of seedling and seed germination of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni). Iranian Journal of Seed Research, 3(2): 57–70.  (In Persian). https://sid.ir/paper/263518/fa#:~:text=https%3A//doi.org/10.29252/yujs.3.2.57
Shirani, M., Aghazadeh, E., Yousefsani, B. S., & Shirani, K. (2024). Anticancer activity of Allium jesdianum extract: A potential therapeutic approach for Melanoma. https://doi.org/10.5812/jjnpp-139022
Sichanova, M., Geneva, M., Petrova, M., Miladinova-Georgieva, K., Kirova, E., Nedev, T., ... & Trendafilova, A. (2022). Improvement of Stevia rebaudiana Bertoni in vitro propagation and steviol glycoside content using aminoacid silver nanofibers. Plants, 11(19): 2468. https://doi.org/10.3390/plants11192468
Siddiqui, H., Sami, F., Faizan, M., Faraz, A., & Hayat, S. (2019). Brassinosteroid mediated regulation of photosynthesis in plants. In Brassinosteroids: Plant Growth and Development (pp. 185-217). Singapore: Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-13-6058-9_7
Singh, P., Nayak, S. L., Sharkar, R., Sarkar, A., Dutta, S., & Paul, D. (2025). Application of modern techniques in cultivation of medicinal plants: A review. Plant Arch, 25(1): 1947-1962.
Sohrabi, O., Hatamzadeh, A., Ghasemnezhad, A., Samizadeh, H., & Erfani-Moghadam, V. (2025). A Preliminary Experimental Protocol for Enhanced Tomato Callus Formation and Growth via Several Medicinal Plant Extracts. International Journal of Horticultural Science and Technology, 12(1): 83-100. https://doi.org/10.22059/ijhst.2024.363254.677
Sohrabi, O., Hatamzadeh, A., Ghasemnezhad, A., Samizadeh, H., & Erfani-Moghadam, V. (2024). Exploring the effects of Medicinal Plant extracts on Tomato (Solanum lycopersicum L.) morphology, Biochemistry, and Plant Growth regulators under greenhouse conditions. International Journal of Horticultural Science and Technology, 11(3): 285-298. https://doi.org/10.22059/ijhst.2023.360638.649
Sohrabi, O., Hatemzadeh, A., Ghasemnezhad, A., Samizadeh Lahiji, H., & Erfani Moghadam, V. (2021). Study of the effects of some plant extracts on growth changes of tomato (Solanum lycopersicum L.) under in vitro and ex vitro conditions. Journal of Vegetable Science, 5(10): 181–197. (In Persian). https://doi.org/10.22034/iuvs.2022.543372.1184
Sosnowski, J., Truba, M., & Vasileva, V. (2023). The impact of auxin and cytokinin on the growth and development of selected crops. Agriculture, 13(3): 724. https://doi.org/10.3390/agriculture13030724
Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I. M., & Murphy, A. (2015). Plant physiology and development (No. Ed. 6, pp. 761-pp).
Tarakhovskaya, E. R., Kang, E. J., Kim, K. Y., & Garbary, D. J. (2013). Influence of phytohormones on morphology and chlorophyll a fluorescence parameters in embryos of Fucus vesiculosus L.(Phaeophyceae). Russian journal of plant physiology, 60(2): 176-183. https://doi.org/10.1134/S1021443713020192
Tuyuc Amezquita, I. V. (2025). Micropropagation of Stevia rebaudiana: Optimizing Shoot Multiplication and Ex vitro Rooting Establishment.
ul Islam, S. N., Arshad, M., Ahmad, S., & Asgher, M. (2024). Role of sulfur and its crosstalk with phytohormones under abiotic stress in plants. Improving stress resilience in plants, 225-247. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-18927-2.00010-8
Wahyuni, R., Solin, N. W. N. M., Hanum, C., Mawarni, L., & Septirosya, T. (2025). Environmental Stress, Elicitors and Steviol Glycoside Production in Stevia rebaudiana: A Systematic Literature Review. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-8073139/v1
Wang, Y., Chen, L., Li, Y., Li, Y., Yan, M., Chen, K., ... & Xu, L. (2016). Efficient enzymatic production of rebaudioside A from stevioside. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 80(1): 67-73. https://doi.org/10.1080/09168451.2015.1072457
Wu, Y., Sun, M., Zhang, J., Zhang, L., Ren, Z., Min, R., ... & Xia, Y. (2019). Differential effects of paclobutrazol on the bulblet growth of oriental lily cultured in vitro: growth behavior, carbohydrate metabolism, and antioxidant capacity. Journal of Plant Growth Regulation, 38(2): 359-372. https://doi.org/10.1007/s00344-018-9844-5
Youssef, N. M., Shaaban, S. A., Ghareeb, Z. F., & Taha, L. S. (2019). In vitro bulb formation of direct and indirect regeneration of Lilium orientalis cv.“Starfighter” plants. Bulletin of the National Research Centre, 43(1): 211. https://doi.org/10.1186/s42269-019-0246-z