مجله پژوهش در متابولیت‌های  گیاهی

مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی

پاسخ متابولیت‌های ثانویه و رنگیزه‌های فتوسنتزی میکروگرین تربچه (Raphanus sativus L.) به برهم‌کنش نانوسلنیوم و نورهای LED رنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 ، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
3 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
10.22034/jrpsm.2026.585328.1118
چکیده
چکیده
سابقه و هدف: میکروگرین‌ها به‌عنوان ترکیبات عملکردی و غنی از زیست‌فعال‌ها، در سال‌های اخیر توجه زیادی را در حوزه کشاورزی و علوم تغذیه به خود جلب کرده‌اند. با این حال، کیفیت تغذیه و افزایش متابولیت‌های ثانویه در این گیاهان به‌شدت تحت تأثیر عوامل محیطی از جمله کیفیت نور و مدیریت مواد غذایی قرار دارد. نورپردازی LED به دلیل امکان تنظیم وسایل نوری مختلف، ابزارهایی برای بهبود رشد و کیفیت میکروگرین‌ها می‌شود. از سوی دیگر، نانوسلنیوم به‌عنوان یک ریزمغذی مفید در مواد بهینه می‌باشد وجود مطالعات متعدد درباره نورهای LED و سلنیوم بر گیاهان، اطلاعات محدود درباره برهم‌کنش نورهای رنگی و نانوسلنیوم در میکروگرین تربچه وجود دارد. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر همزمان نورهای LED رنگی و نانوسلنیوم بر ویژگی‌های مورفولوژیک، رنگیزه‌های فتوسنتزی و ترکیبات بیوشیمیایی میکروگرن تربچه انجام شد.
مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل سه نوع نور LED (سفید، صورتی و بنفش) با شدت 2000 لوکس و سه غلظت نانوسلنیوم (0، 50 و 100 میلی‌گرم بر لیتر) بودند. بذرهای تربچه پس از جوانه‌زنی در بستر کشت مناسب، پرورش یافتند و پس از استقرار گیاهچه‌ها تحت تیمارهای نوری قرار گرفتند. نانوسلنیوم نیز از طریق محلول غذایی به گیاهان اعمال شد. پس از دوره رشد ( دو هفته)، صفات مورفولوژیک شامل طول و عرض برگ، طول هیپوکوتیل، ارتفاع بوته، طول و قطر ریشه و سطح برگ اندازه‌گیری شد. همچنین میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی شامل کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل a+b و کاروتنوئیدها و برخی از شاخص‌های بیوشیمیایی از جمله‌های فنل کل، تانن، فلاونید و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کل ارزیابی قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد نورهای LED رنگی و که‌های مختلف نانوسلنی اثر معنی‌داری بر صفات مورفولوژیک و بیوشیمی میکروگرین تربچه وجود دارد. نورهای صورتی و بنفش همراه با نانوسلنیوم در 50 میلی‌گرم بر لیتر باعث افزایش معنی‌دار طول و عرض برگ، طول و قطر و سطح شدند. بیشترین برگ برگ (72/13 میلی‌متر) در نور تصاویر همراه با 50 میلی‌گرم بر لیتر نانوسلنی مشاهده شد، در حالی که بیشترین طول برگ تحت نور بنفش و همین نانوسلنیوم به دست آمد که 58/38 درصد بیشتر از نور سفید بود. بالاترین سطح برگ نیز در نور بنفش مشاهده شد که 61/16 درصد بیشتر از تیمار نور سفید بود. نشان داد که غلظت نانوسلنیوم به 100 میلی‌گرم بر لیتر نتایج در برخی شاخص‌های رشدی باعث کاهش رشد گیاه می‌شود. بیشترین طول هیپوکوتیل در تیمار نور سفید و بدون کاربرد نانوسلنیوم مشاهده می شود، در حالی که بالاترین ارتفاع در نور سفید و در غیاب نانوسلنیوم به دست آمد. در بخش رنگ‌های فتوسنتزی، نور بنفش همراه با 50 میلی‌گرم بر لیتر نانوسلنیوم بیشترین میزان کلروفیل a (88/2 میلی‌گرم بر گرم)، کلروفیل b (23/1 میلی‌گرم بر گرم) و کلروفیل کل (11/4 میلی‌گرم بر گرم) را ایجاد کرد. در مقابل، بیشترین میزان کاروتنوئید در تیمار 100 میلی‌گرم بر لیتر نانوسلنیوم مشاهده شد که 16/28 درصد بیشتر از تیمار شاهد بود. از نظر شاخص‌های بیوشیمیایی نیز نور بنفش با 50 میلی‌گرم بر لیتر نانوسلنیوم دارای بیشترین تأثیر را بر ترکیبات فنلی، تانن، فلاونیدها و ترکیبات ضداکسیدانی داشت. بیشترین میزان فنل کل (32/31 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک) و تانن کل (52/6 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک) در نور بنفش همراه با 50 میلی‌گرم بر لیتر نانوسلنیوم مشاهده شد. همچنین توانایی‌های قدرتمندی را نیز در همین تیمار به‌دست آورد.
نتیجه‌گیری: این پژوهش نشان داد که پاسخ میکروگرین تربچه به نانوسلنیوم به‌شدت نتایج را تحت تأثیر کیفیت نور قرار می‌دهد و برهم‌کنش این دو عامل می‌تواند رشد کند، رنگیزه‌های فتوسنتزی و تولید متابولیت‌های ثانویه را به‌طور معنی‌داری تغییر دهد. به‌طور کلی، استفاده از نور بنفش و تصویر همراه با 50 میلی‌گرم بر لیتر نانوسلنیوم، بهترین شرایط را برای بهبود صفات رشد، افزایش میزان فتوسنتزی و ارتقای کیفیت تغذیه‌ای و آنتی‌اکسیدانی میکروگرین‌های دیگر ارائه کرد. در مقابل، 100 میلی‌گرم بر لیتر نانوسلنی، برخی از شاخص‌ها را بازدارند که بیانگر گیاه در سطح بالای این سطح نشان‌دهنده است. این یافته‌ها نشان می‌دهد که مدیریت همزمان کیفیت نور و نانوسلنیوم می‌تواند راهکاری برای تولید میکروب‌های با کیفیت و غنی از ترکیبات زیست‌فعال باشد.
کلیدواژه‌ها

Arumugam D, Tan ST, Takayama K, Ramlal A, Subramaniam S. Comprehensive agronomic analyses of Brassicaceae microgreens grown under different light emitting diodes. J Plant Growth Regul. 2026. doi:10.1007/s00344-026-12060-y
Azhar W, Shaukat A, Nasar I, et al. Biofortification of microgreens with selenium: a sustainable approach to boost nutrient concentration. Food Bioprocess Technol. 2025;18:10114-10143. doi:10.1007/s11947-025-03725-9.
Bantis F. Light spectrum differentially affects the yield and phytochemical content of microgreen vegetables in a plant factory. Plants. 2021;10(10):2182. doi:10.3390/plants10102182
Chang J, Luo J, He G. Regulation of polyphenols accumulation by combined overexpression/silencing key enzymes of phenylpropanoid pathway. Acta Biochim Biophys Sin. 2009;41(2):123-130.
Chen M, Liang J, Xu Y, et al. Effects of red and blue LED light on growth and bioactive contents of broccoli microgreens. J Plant Growth Regul. 2026. doi:10.1007/s00344-026-12330-9
Cowden RJ, Markussen B, Ghaley BB, Henriksen CB. Analysis of light recipe, seeding density, and fertilization effects on secondary metabolite accumulation and growth-defense responses in Brassicaceae microgreens. Food Biosci. 2024;59:104071. doi:10.1016/j.fbio.2024.104071
Cunha-Chiamolera TPL, Chileh-Chelh T, Urrestarazu M, Guil-Guerrero JL. Light intensity drives species-specific growth and phytochemical accumulation in microgreens. Horticulturae. 2026;12(2):200. doi:10.3390/horticulturae12020200
Finalia VC, Anggraini ML, Fajriani F, Susilowati Y. The effect of selenium biofortification on the growth and biochemical responses of two microgreen species. J Biol Trop. 2025;25(1):478-484. doi:10.29303/jbt.v25i1.8416
Gajdošik MŠ, Melnjak A, Varga M, Miloloža M, Kovačević I, Mlinarić S. Zinc and selenium biofortification modulates photosynthetic performance: a screening of four Brassica microgreens. Plants. 2025;14(11):1586. doi:10.3390/plants14111586
García-Tenesaca MM, Llugany M, Boada R, Sánchez-Martín MJ, Valiente M. Phytochemical profile, bioactive properties, and Se speciation of Se-biofortified red radish (Raphanus sativus), green pea (Pisum sativum), and alfalfa (Medicago sativa) microgreens. J Agric Food Chem. 2024;72(9):4947-4957. doi:10.1021/acs.jafc.3c07959
Garegnani M, Cammarano A, Armanini C, Paglialunga G, Masi E. Non-destructive real-time analysis of plant metabolite accumulation in radish microgreens under different LED light recipes. Front Plant Sci. 2023;14:1234567.
Gerovac JR, Craver JK, Boldt JK, Lopez RG. Light intensity and quality from sole-source light-emitting diodes impact growth, morphology, and nutrient content of Brassica microgreens. HortScience. 2016;51(5):497-503. doi:10.21273/HORTSCI.51.5.497
Hernández-Adasme C, Martínez V, Flores M, Cáceres R. Optimization of light spectrum and intensity to enhance growth and metabolite profiles in green and purple radish microgreens cultivated in a vertical farming system. J Sci Food Agric. 2026. doi:10.1002/jsfa.70447
Huang CY, Su YK, Chen YC, Wan CT. Hybridization of CdSe/ZnS quantum dots on InGaN/GaN multiple quantum well light-emitting diodes for pink light emission. IEEE Photonics J. 2024;16(2):1-6. doi:10.1109/JPHOT.2024.3366789
Islam MZ, Park BJ, Kang HM, Lee YT. Influence of selenium biofortification on the bioactive compounds and antioxidant activity of wheat microgreen extract. Food Sci Biotechnol. 2020;29(1):105-112. doi:10.1007/s10068-019-00654-6
Li F, Li P, Wang X, et al. Synergistic effects of polysaccharide-functionalized selenium nanoparticles on rice growth and biofortification: a metabolomics approach. Chem Biol Technol Agric. 2025;12:176. doi:10.1186/s40538-025-00897-6
Li H, Liu H, Wang D, Deng Z, Li H. Global regulation, application categories, toxicological safety, and analytical methodologies of selenium nutritional fortifiers: a critical review. Food Res Int. 2026;120019.
Li W, Lu X, Jiang L, et al. Biosafety and pharmacokinetic characteristics of polyethylene pyrrolidone modified nano selenium in rats. BMC Biotechnol. 2024;24:98. doi:10.1186/s12896-024-00915-9
Lichtenthaler HK, (1987). Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology, 148, 350–382.
Luo L, Zhang G, Liang W, Wu D, Sun Q, Hao Y. Effects of LED light quality on broccoli microgreens plant growth and nutrient accumulation. J Plant Growth Regul. 2024;43(10):3481-3489. doi:10.1007/s00344-024-11398-5
Meda A, Lamien CE, Romito M, Millogo J, Nacoulma OG. Determination of the total phenolic, flavonoid and prolin contents in Burkina Fasan honey, as well as their scavenging activity. Food Chem. 2005;91(3):571-577. doi:10.1016/j.foodchem.2004.10.006
Minello LVP, Kuntzler SG, Berghahn E, et al. Nanotechnology-driven biofortification of Fe, Zn, and Se in edible plants. J Nanobiotechnology. 2025;23:669. doi:10.1186/s12951-025-03746-8
Mlinarić S, Melnjak A, Šrajer Gajdošik M, et al. Species-specific antioxidant and metabolic responses to selenium in Brassica microgreens. Agriculture. 2026;16(12):1264. doi:10.3390/agriculture16121264
Nanya K, Ishigami Y, Hikosaka S, Goto E. Effects of blue and red light on stem elongation and flowering of tomato seedlings. Acta Hortic. 2012;956:261-266. doi:10.17660/ActaHortic.2012.956.28
Pannico A, El-Nakhel C, Kyriacou MC, et al. Selenium biofortification impacts the nutritive value, polyphenolic content, and bioactive constitution of variable microgreens genotypes. Antioxidants. 2020;9(4):272. doi:10.3390/antiox9040272
Poudel P, Jeffries KA, Bai J, Dorado C, Rosskopf E, Di Gioia F. Radish microgreen metabolomic profile in response to zinc biofortification and light intensity. J Agric Food Chem. 2025;73(27):16996-17013. doi:10.1021/acs.jafc.5c01234
Pourmorad FS, Hosseinimehr SJ, Shahabimajd N. Antioxidant activity, phenol and flavonoid contents of some selected Iranian medicinal plants. Afr J Biotechnol. 2006;5(11):1142-1145.
Samuolienė G, Brazaitytė A, Vaštakaitė-Kairienė V, Miliauskienė J, Duchovskis P. Nutrient levels in Brassicaceae microgreens increase under tailored light-emitting diode spectra. Front Plant Sci. 2019;10:1475. doi:10.3389/fpls.2019.01475
Selmani A, Ulm L, Kasemets K, et al. Stability and toxicity of differently coated selenium nanoparticles under model environmental exposure settings. Chemosphere. 2020;250:126265.
Shirazi AN, Vadlapatla R, Koomer A, Yep K, Parang K. Selenium nanoparticles as versatile delivery tools. Pharmaceutics. 2025;17(12):1556. doi:10.3390/pharmaceutics17121556
Shiriaev A, Brizzolara S, Malorgio F, Tonutti P, Pezzarossa B. A double-edged sword: Biofortifying fruit crops with selenium nanoparticles. Sci Hortic. 2026;358:114718.
Šrámek M, Praus L, Benada O, et al. Selenium nanoparticles: small innovations with mighty impact on crop performance and nutritional quality? Chem Biol Technol Agric. 2026;13:30. doi:10.1186/s40538-026-00919-x
Suhanya P, Juzaili B, Azizi R, Ismail S, Sasidharan S, Mahsufi M. Evaluation of antioxidant and antibacterial activities of aqueous, methanolic and alkaloid extracts from Mitragyna speciosa (Rubiaceae Family) leaves. Molecules. 2009;14(10):3964-3974. doi:10.3390/molecules14103964
Sukorini H, Septiawan AE, Arifah SM. Effect of the light power and lamp color on growth of Pak Choi microgreens (Brassica juncea L.). BIO Web Conf. 2025;52:02012. doi:10.1051/bioconf/20255202012
Theint AD, Pongprasert N, Wongs-Aree C, Boonyaritthongchai P, Srilaong V. The effect of selenium (Se) supplementation on the bioactive compounds and antioxidant activity in red cabbage microgreens. In: Proceedings of the 36th National Thaksin University Conference (TSUCON 2025); July 17-18, 2025; Songkhla, Thailand. https://conference2025.tsu.ac.th/downloads/Proceedings36th.pdf
Toscano S, Cavallaro V, Ferrante A, Romano D, Patané C. Effects of different light spectra on final biomass production and nutritional quality of two microgreens. Plants. 2021;10(8):1584. doi:10.3390/plants10081584
Viltres-Portales M, Sánchez-Martín MJ, Llugany M, Boada R, Valiente M. Selenium biofortification of microgreens: Influence on phytochemicals, pigments and nutrients. Plant Physiol Biochem. 2024;206:108283.
Vrkić R, Šic Žlabur J, Dujmović M, Benko B. Can LED lighting be a sustainable solution for producing nutritionally valuable microgreens? Horticulturae. 2024;10(3):249. doi:10.3390/horticulturae10030249
Wu Mc, Hou CY, Jiang CM, et al. A novel approach of LED light radiation improves the antioxidant activity of pea seedlings. Food Chem. 2007;101(4):1753-1758. doi:10.1016/j.foodchem.2006.02.010