Journal of Rangeland

fa تعین آستانه تحمل شوری گونه Mentha suaveolens Ehrh. تحت کاربرد گاما آمینو بوتیریک اسید (GABA) Determining the Salt Tolerance Threshold of Mentha suaveolens Ehrh. under Gamma-Aminobutyric Acid (GABA) Influence عمومى General پژوهشي Research سابقه و هدف: تنش شوری همواره به‌عنوان یک مسئله جدی در سراسر جهان مخصوصاً در مناطق خشک و نیمه‌خشک، فرایندهای فیزیولوژیکی و متابولیتهای ثانویه گیاهان دارویی را به‌شدت تحت تأثیر قرار داده است. گونه دارویی نعناع آناناسی (Mentha suaveolens Ehrh.) با پراکنش در مراتع مرطوب شدیداً تحت تأثیر افزایش شوری محیط و بهرهبرداری بیرویه قرارگرفته است. لذا بهبود یا حفظ کیفیت و کمیت متابولیتهای آن تحت شرایط طبیعی یا کشت و آبیاری با آبهای نامتعارف شور به کمک روش‌های مدرن مؤثر ضروری به نظر می‌رسد. امروزه کاربرد انواع اصلاحگرها و آمینواسیدها مانند گاما آمینو بوتیریک اسید (GABA) که یک مولکول زیستی نشانگر القاکننده تحمل در فرآیندهای مختلف فیزیولوژیکی گیاه است، برای تعیین شرایط بهینه و بهبود عملکرد گیاهان تحت تنش معرفی‌شده است که مدلسازی و ارزیابی این اثرات نتایج دقیق‌تری را ارائه خواهد داد. مواد و روش‌ها:‌ در این پژوهش تأثیر غلظت‌های 0 تا 4/2 میلی‌مولار GABA بر متابولیت‌های ثانویه و خصوصیات فیزیولوژیکی گونه نعناع آناناسی تحت سطوح شوری 0 تا 150 میلی‌مولار نمک طعام (NaCl) تحت شرایط گلخانه در دانشکده کشاورزی دانشگاه مراغه در سال 1401 مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتهای دوره آزمایش خصوصیات فیزیولوژیکی مانند عملکرد زیتوده، رطوبت نسبی اندام‌های هوایی و متالبولیتهای ثانویه گیاه از جمله محتوای کل فلاونوئیدها، فنلها، فعالیت مهار رادیکال DPPH، محتوای پرولین، مالوندیآلدئید (MDA)، کاروتنوئیدها، محتوای کلروفیل و مقدار اسانس مورد ارزیابی قرار گرفت. برای دادههای به‌دست‌آمده، آنالیز آماری و تجزیه‌وتحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) انجام شد. نتایج: تنش شوری به طور اجتناب‌ناپذیری ویژگی‌هایی مانند وزن خشک ریشه و اندام هوایی، محتوای اکسید پیپریتنون، محتوای نسبی آب، محتوای رنگ‌دانه و حداکثر عملکرد کوانتومی PSII (Fv/Fm) را کاهش داد. اما محتوای مالوندیآلدئید (MDA) و فلاونوئید کل و فعالیت مهار رادیکال DPPH تحت شوری افزایش یافت. از سویی کاربرد GABA تا حدودی اثرات منفی تنش شوری را کاهش داد. بیش‌ترین تغییرات تحت سطوح بالاتر شوری (150 میلی‌مولار) و GABA (4/2 میلیمولار) مشاهده شد. آنالیز PCA 58/90 درصد تغییرات را تحت تأثیر سطوح مختلف تیمارها توجیه نمود. بر این اساس فعالیت DPPH، اکسید پیپریتنون و محتوای اسانس به ترتیب با گرادیان 941/0، 901/0 و 850/0به ترتیب بالاترین گرادیان را تحت تأثیر سطوح شوری و کاربرد GABA داشتند. همچنین تیمار  NaCl(0)-GABA(0) و NaCl(0)-GABA(2.4) به ترتیب با طول گرادیان 754/0 و 761/0 مؤثرترین اثر ترکیبی را بر خصوصیات فیزیولوژیکی گیاه داشتند. تنش شوری با ضرایب استانداردشده 008/0 و 83/0- به‌ترتیب حداقل و حداکثر تأثیر را بر محتوای فنل و زیتوده ریشه داشته‌اند. کاربرد GABA نیز به‌ترتیب با ضرایب 003/0 و 274/0 حداقل و حداکثر تأثیر را بر محتوای فنل و زیتوده هوایی داشته‌اند. به‌طورکلی، تنش بسیار شدید NaCl (یعنی بیش از 120 میلی‌مولار) بالاتر از تحمل گیاه نعناع آناناسی بوده که کاهش شدید در مقدار و عملکرد ویژگی‌های مورد ارزیابی را موجب شد. نتیجه‌گیری: تنش شوری کلیه خصوصیات عملکردی گونه نعناع آناناسی را تغییر داد. درواقع تنش اسمزی ایجادشده تحت تنش اعمال‌شده موجب تغییر در فرایندهای متابولیسمی گیاه شده که به‌منظور دفع اثر تنش و یا افزایش تحمل خود در مقابل تنش شوری، موجب تغییرات شده است. بر اساس مدل‌سازی صورت گرفته و با توجه به جنبه ارزش دارویی متابولیتهای ثانویه گیاه نعناع آناناسی می‌توان با اعمال نمودن مقدار بهینه GABA در تنش‌های نه‌چندان شدید موجب حفظ و یا بهبود عملکرد دارویی گیاه شد. تحت تنش شدید شوری در (120 تا 150 میلیمولار) حفظ و یا بهبود عملکرد گیاه از طریق کاربرد GABA نتایج مطلوبی را نخواهد داشت.   Background and objectives: Salinity stress poses a significant challenge worldwide, particularly in arid and semi-arid regions, impacting the physiological processes and secondary metabolites of medicinal plants like Mentha suaveolens Ehrh. Distributed in humid rangelands, this species is notably affected by environmental salinity rise and excessive exploitation. Therefore, enhancing or preserving the quality and quantity of its metabolites under natural or cultivated conditions, including irrigation with unconventional saline waters, using modern methods, becomes imperative. Recently, gamma-aminobutyric acid (GABA), a biomolecule known to induce plant tolerance in various physiological processes, has been explored to optimize conditions and enhance plant performance under stress. This study aimed to model and evaluate the effects of GABA concentrations on the secondary metabolites and physiological characteristics of Mentha suaveolens under varying salinity levels. Methodology: The influence of GABA concentrations ranging from 0 to 2.4 mM on secondary metabolites and physiological traits of apple mint species under salinity levels of 0 to 150 mM NaCl was assessed in a greenhouse at the Faculty of Agriculture, Maragheh University, during the year 1401. At the end of the trial period, parameters such as biomass performance, relative water content of aerial organs, and secondary metabolites including flavonoids, phenols, DPPH radical scavenging activity, proline, malondialdehyde (MDA), carotenoids, chlorophyll, and essential oil content were evaluated. Statistical analysis and Principal Component Analysis (PCA) were performed on the collected data. Results: Salinity stress led to reductions in root and shoot dry weight, piperitone oxide content, relative water content, chlorophyll content, and PSII maximum quantum yield (Fv/Fm). Conversely, malondialdehyde (MDA), total flavonoids, and DPPH radical scavenging activity increased under salinity. Application of GABA mitigated the negative effects of salinity stress, with the most significant changes observed under higher salinity (150 mM) and GABA (2.4 mM) levels. PCA analysis accounted for 90.58% of changes under different treatments. DPPH activity, piperitone oxide, and essential oil content showed the highest gradients, indicating their sensitivity to salinity levels and GABA application. Notably, NaCl(0)-GABA(0) and NaCl(0)-GABA(2.4) treatments exhibited the most significant combined effects on plant physiological characteristics. Salinity stress had varying effects on phenol and biomass content, while GABA application showed minimal to moderate effects on these parameters. Overall, severe salinity stress (>120 mM NaCl) adversely impacted plant performance and evaluated characteristics. Conclusion: Salinity stress significantly altered functional characteristics of Mentha suaveolens, inducing metabolic changes to cope with or enhance tolerance to salinity stress. Modeling indicates that optimal GABA application could maintain or improve medicinal performance under moderate salt stress conditions. However, extreme salinity stress (120 to 150 mM) adversely affects plant performance, suggesting limited efficacy of GABA application in such conditions.   زی‌توده گیاهی, تنش‌های محیطی, خصوصیات عملکردی, تجزیه‌وتحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA). Plant biomass, Environmental stresses, Functional characteristics, Principal component analysis (PCA). 622 639 http://rangelandsrm.ir/browse.php?a_code=A-10-2614-1&slc_lang=fa&sid=1 Mohammadreza Morshedloo محمدرضا مرشدلو morshedloo@maragheh.ac.ir 100319475328460017155 100319475328460017155 Yes Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه Habib Farhadi حبیب فرهادی h.farhadi.14@gmail.com 100319475328460017156 100319475328460017156 No Center of International Scientifc and Collaborations (CISSC), Ministry of Science, Research and Technology, Tehran مرکز همکاری‌های علمی و بین‌المللی (CISSC)، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران Hossein Ahmadi حسین احمدی hosein.ahmd041@gmail.com 100319475328460017157 100319475328460017157 No Department of Horticulture Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj گروه علوم باغبانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج Filippo Maggi فیلیپو مگی filippo.maggi@unicam.it 100319475328460017158 100319475328460017158 No School of Pharmacy, Chemistry Interdisciplinary Project (ChIP), University of Camerino, Italy دانشکده داروسازی، پروژه میان‌رشته‌ای شیمی (ChIP)، دانشگاه کامرینو، ایتالیا