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Jul 25, 2023

Physiologische und biochemische Reaktionen von Tanacetum balsamita L. auf die Blattapplikation von Dobogen-Biostimulans, Glucose und KNO3 unter Salzstress

Scientific Reports Band 12, Artikelnummer: 9320 (2022) Diesen Artikel zitieren 975 Zugriffe 1 Zitate Metrikdetails Salzgehalt ist einer der vorherrschenden abiotischen Stressfaktoren, die das Wachstum beeinflussen

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 9320 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Der Salzgehalt ist einer der vorherrschenden abiotischen Stressfaktoren, die das Wachstum und die Produktivität von Pflanzen beeinflussen. Der Salzgehalt beeinträchtigt die Wachstumsreaktionen durch ionische Toxizität, osmotischen Stress, beeinträchtigte Nährstoffaufnahme, hormonelle Ungleichheit und die Überproduktion reaktiver Sauerstoffspezies. Es sollten die Auswirkungen von Salzstress (0, 50, 100 und 150 mM) und Blattbehandlungen (dH2O, 2 g L−1 Dobogen-Biostimulans, 2 g L−1 KNO3 und 2 g L−1 d-Glucose) untersucht werden Um das Wachstum und die physiologischen Reaktionen von Tanacetum balsamita zu untersuchen, wurde ein faktorielles Experiment basierend auf dem vollständig randomisierten Design im Forschungsgewächshaus der Azarbaijan Shahid Madani University, Iran, durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten die signifikanten Wechselwirkungen von Salzgehalt und Blattsprays auf den Gehalt an Chlorophyll a, K+, Na+, Mg2+, Fe2+, Zn2+, Mn2+ und Si, das K/Na-Verhältnis sowie den Gesamtgehalt an Phenolen und Flavonoiden. Der höchste Phenolgehalt wurde mit 100 mM Salzgehalt und Blattspray aus Dobogen und Glucose, 50 mM NaCl × KNO3-Anwendung und 50 mM Salzgehalt × Nicht-Blatt-Anwendung erreicht. Das höchste K/Na-Verhältnis wurde in Kontrollpflanzen und Kontrollen × KNO3- und/oder Dobogen-Anwendung beobachtet. Der höchste Si-Gehalt wurde bei Anwendungen ohne Salzgehalt × Dobogen und KNO3 sowie bei Pflanzen ohne Salzgehalt × ohne Blätter (Kontrolle) verzeichnet. Die unabhängigen Wirkungen der Behandlungen beeinflussten Malondialdehyd, Flavonoide, Prolingehalt und Katalaseaktivität. Chlorophyll B und Superoxiddismutase wurden durch den Salzgehalt beeinflusst. Der Gesamtgehalt an löslichen Feststoffen und der Ca2+-Gehalt reagierten auf die Blattapplikationen. Der Malondialdehyd- und Prolingehalt war bei 150 mM Salzgehalt am höchsten. Der Salzgehalt wirkte sich negativ auf die physiologischen Reaktionen der Fische aus. Allerdings verbesserten Blattbehandlungen den Salzgehaltseffekt teilweise, und die Ergebnisse detaillierterer Studien wären für die Erweiterungsabteilung und Pionierlandwirte ratsam.

Costmary (Tanacetum balsamita L. aus Asteraceae), eine traditionelle Heilpflanze iranischen Ursprungs, wird häufig endemisch als Aromastoff, Herztonikum und Blähungsmittel verwendet1. Costmary ist eine Pflanze, die flüchtige Öle enthält, und ihr ätherisches Öl ist eine wichtige Aromaquelle in der Lebensmittelindustrie. Die Ernte wird in vielen Teilen Irans und einigen europäischen Ländern angebaut1,2.

Salzstress ist der vorherrschende abiotische Stressfaktor, der das Wachstum, die Entwicklung und die Produktivität von Pflanzen einschränkt, indem er das osmotische Potenzial der Rhizosphäre, ionische Ungleichgewichte, oxidativen Stress, Schäden an den Zellmembranen, Photosyntheseimpedanz und einen enormen Anstieg der lichtabhängigen Atmung verringert3,4. 5. Der Salzgehalt verursacht ein massives Chaos bei der Aufnahme, Translokation und Verteilung essentieller Nährstoffe und wirkt sich drastisch auf das Wachstum und die physiologischen Reaktionen der Pflanzen aus. Der durch den Salzgehalt verursachte osmotische und oxidative Stress schädigt die Proteine, die DNA und die Zellmembranen, stört die Struktur des Chloroplastenapparats und das Photosynthesepotenzial und verringert letztendlich die Produktivität und die Erntequalität1,3,4,5. Salztoleranz ist ein kompliziertes Phänomen, das durch eine Reihe von Genen gesteuert wird, die mehrere physiologische und biochemische Prozesse steuern6,7.

Der typische Weg, Nährstoffmängel im Boden auszugleichen, ist der Einsatz chemischer Düngemittel. Mehrere Untersuchungen belegen jedoch die schädlichen Auswirkungen kontinuierlicher bodenbasierter chemischer Düngemittel auf Ökosysteme mit drastischen negativen Auswirkungen wie der Anreicherung von Nitraten und Schwermetallen sowie der Eutrophierung. Die Blattapplikation trägt dazu bei, den Einsatz chemischer Düngemittel zu reduzieren, hat sogar einen größeren Einfluss auf die Deckung des neu entstehenden Nährstoffbedarfs der Pflanzen und deckt manchmal auch den langfristigen Mikronährstoffbedarf und verbessert somit das Pflanzenwachstum, die Entwicklung und die Produktivität5,8,9. Kalium ist ein wichtiges Nährstoffelement mit unersetzlicher Rolle in mehreren lebenswichtigen physiologischen Prozessen, wie z. B. der Stomata-Bewegung, der osmotischen Regulierung, der enzymatischen Aktivität, der Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts, der Kohlenhydrattranslokation, der Membranpolarität und -stabilität sowie dem pH-Gleichgewicht, und spielt eine wichtige Rolle bei der Translokation von Assimilaten10,11,12,13 und im Sekundärstoffwechsel von Pflanzen14. Kalium spielt eine zentrale Rolle bei Wachstum, Entwicklung und Verbesserung der Toleranz und Überlebensrate unter Stressbedingungen.

Darüber hinaus hat Kalium über die Aktivierung sowohl des enzymatischen als auch des nicht-enzymatischen Weges direkte und indirekte Wirkungen auf die ROS-Fängermaschinerie von Pflanzen. Bei Sonnenblumenpflanzen verbesserte die K-Blattanwendung physiologische Merkmale wie den Chlorophyllgehalt, den Gehalt an löslichen Proteinen und die CO2-Aufnahme unter Salzgehalt15. Offenbar verwaltet Kalium diese entscheidenden Funktionen durch beschleunigte enzymatische Funktionen, was zu verbesserten Stoffwechselaktivitäten führt.

Derzeit werden Zucker häufig als Wachstumsregulatoren verwendet, die die Pflanzenentwicklung und Genexpression in stressigen Umgebungen steuern16,17. Luo et al.16 stellten fest, dass Trehalose, ein nicht reduziertes Disaccharid, eine antioxidative Rolle spielt, Proteine ​​schützt und Gene auslöst, die als Reaktion auf Umweltstressfaktoren am Entgiftungsprozess beteiligt sind. Studien an Ficus carica zeigten, dass der milde Salzgehalt (100 mM) die Transkription von Genen steigerte, die am Kohlenhydratstoffwechsel und der Translokation beteiligt sind. Die erhöhten Sorbit- und Saccharosespiegel durch die vorgeschaltete Regulierung des Sorbit-Dehydrogenase- und Saccharose-Synthase-Gens verringern die nachteiligen Nebenwirkungen des Salzgehalts18. Bei den meisten Arten, die empfindlich auf Salzstress reagieren, ist die Konzentration, Verteilung, Verlagerung und Verteilung der Kaliumionen in den Stoffwechselorganen, insbesondere in den Blättern, gestört, was zu einem verzögerten Wachstum und einer verminderten Produktivität führt15,18. Unter den genannten Bedingungen beruhigt die Blatt-K-Anwendung die Salzgehaltsdepression und stellt teilweise den normalen Stoffwechsel und das normale Wachstum wieder her10.

Salicylsäure (SA) ist eine vorherrschende Signalverbindung in Pflanzen, die als Reaktion auf die verschiedenen biotischen und abiotischen Stressfaktoren eine Kaskade von Ereignissen auslöst, indem sie die Aktivität einer Reihe von auf Stress reagierenden Genen initiiert. Darüber hinaus spielt SA eine Rolle bei der Translokation der Ionen, insbesondere unter Stressbedingungen. Die verbesserte K-Translokation in die oberirdischen Teile sichert das Überleben der Pflanze in einer salzhaltigen Natriumumgebung2,19,20. Mit Salicylsäure behandelte Pflanzen waren toleranter gegenüber dem Abbau reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) unter Stressbedingungen19. Bei Tanacetum parthenium reduzierte die SA-Anwendung die Auswirkungen von NaCl und CaCl2 auf den Salzgehalt erheblich und verbesserte das Wachstum und die Produktivität der Pflanzen2. Daher ist es von besonderem Interesse, dass die Protokolle die gefährlichen Auswirkungen des Salzgehalts reduzieren. Angesichts des fortschreitenden Rückgangs der Niederschläge und des damit einhergehenden Auftretens des Salzgehalts in den meisten Orten des Iran ist die Untersuchung der Blattanwendung vielversprechender Reagenzien zur Überwindung von Salzgehaltsdepressionen von entscheidender Bedeutung. Daher zielte die vorliegende Studie darauf ab, i) die Auswirkungen des Salzgehalts auf die Blattpflanze und ii) die Blattimplementierung des Dobogen-Biostimulans, KNO3 und Glukose auf das Wachstum und die physiologischen Merkmale der Blattpflanze unter Salzgehaltstress zu bewerten.

Wurzeltrockengewicht, Blattstiellänge und Blattlänge sowie -breite wurden durch den Salzgehalt beeinflusst (P ≤ 0,01) (Tabelle 1). Die Blattlänge war bei den Kontroll- und 50 mM NaCl-Behandlungen erhöht (Tabelle 2). In der Zwischenzeit wurden die Höhe der oberen Pflanze, die Blattstiellänge und die Blattbreite von Kontrollpflanzen erfasst, während ein Salzgehalt von ≥ 50 mM diese Parameter verringerte (Tabelle 2). Ähnliche Ergebnisse wurden von Valizadeh-Kamran et al.21 für Lavandula stoechas und von Chrysargyris et al.22 für Mentha spicata berichtet, die unter Salzbedingungen gezüchtet wurde. Darüber hinaus wurde bei Solanum nigrum23 und Tanacetum parthenium2 über eine Verringerung der Pflanzenhöhe aufgrund des Salzgehalts berichtet. Andere Studien haben negative Auswirkungen des Salzgehalts auf Ertrag, morphologische Merkmale und Pflanzenhöhe gezeigt. Als Gründe dafür werden eine verminderte Photosynthese, ein Strukturabbau des Chlorophylls, eine verminderte Biosynthese lebenswichtiger Metaboliten sowie die toxischen Wirkungen von Na+ und Cl− zugeschrieben, die den Zellturgor, den Stoffwechsel und die Funktion deutlich reduzieren und letztendlich die Pflanzenproduktivität beeinträchtigen3,4,24. Der Salzgehalt verändert die physiologische und biologische Dynamik von Pflanzen, und die Schwankungen hängen von der Zeit und Intensität der Stressexposition ab. Der Haupteffekt von Salzstress ist die übermäßige Anreicherung von Na+- und Cl−-Ionen im Pflanzengewebe, was zu einem Ionenungleichgewicht und verschiedenen physiologischen Störungen führt. Die erhöhte Na+-Aufnahme verhindert die K+-Aufnahme, was mehrere physiologische Prozesse behindert. ROS-Radikale werden bei Stressausdauer überexprimiert und Makromoleküle wie Proteine, Lipide und DNA werden beschädigt3,9,10,12,21. Die Ergebnisse des vorliegenden Experiments zeigten die offensichtlichen Nebenwirkungen des Salzgehalts auf die genannten Merkmale (außer Wurzeltrockengewicht) von Pflanzen.

Die Auswirkungen des Salzgehalts auf den TSS-Gehalt waren nicht signifikant (Tabelle 1). Im Gegensatz dazu hatten Blattbehandlungen deutlich unterschiedliche Auswirkungen, und der geringste TSS-Gehalt wurde bei Behandlungen ohne Blattbehandlung erzielt (P ≤ 0,05) (Tabelle 3). Lösliche Feststoffe wirken als Osmolyte und schützen die Zellstruktur vor oxidativen Stressfaktoren. Chang et al25 zeigten, dass die Anwendung von Trehalose die Photosynthesefähigkeit, Transpiration und Stomata-Leitfähigkeit bei Catharanthus roseus verbesserte. Kohlenhydrate spielen eine entscheidende Rolle bei Stoffwechselprozessen und der Genexpression und verbessern somit die Pflanzentoleranz gegenüber Stressfaktoren26. Lösliche Feststoffe können Stoffwechselwege nähren, indem sie NADPH produzieren und den Pentosephosphat-Oxidationsweg anregen, der die ROS-Radikale abfängt und die Konzentration kontrolliert27. Bei Erdbeeren verbesserte die SA-Behandlung den TSS-Gehalt der Pflanzen, was mit unserem Befund übereinstimmt28. SA ist an vielen physiologischen Prozessen wie der Steuerung der Absorption mehrerer Ionen, der Stomata-Leitfähigkeit und der Membranintegrität beteiligt und spielt sogar eine Rolle beim Photosynthesepotenzial und beeinflusst die Biosynthese der Sekundärmetaboliten und den TSS-Gehalt28,29. Glukose ist nicht nur eine Energiequelle, sondern auch ein wichtiges Signalmolekül mit verschiedenen regulatorischen Wirkungen im Wachstum, in der Entwicklung und im Stoffwechselweg von Pflanzen29,30,31,32.

Abbildung 1 zeigt, dass der höchste Chl a-Gehalt mit 50 mM NaCl × Blattapplikation von Glucose und KNO3 und 100 mM NaCl × KNO3-Behandlung aufgezeichnet wurde (P ≤ 0,01). Chl b wurde auch durch den Salzgehalt beeinflusst (P ≤ 0,05) (Tabelle 4). Bis zu 100 mM NaCl gab es keinen Unterschied im Chlb-Gehalt (Tabelle 5). Unsere Ergebnisse stimmen mit Aslam et al.15 über Sonnenblumen überein, dass Salzstress die Photosynthese und den Gasaustausch in Pflanzen reduzierte. Die Blattverwendung von KNO3 unter Salz-Natrium-Bedingungen verbesserte die stomatale Leitfähigkeit, die Transpirationsrate, die Wassernutzungseffizienz, die CO2-Fixierung und den Prolingehalt15. Die Bewertung der Wirkung der Blattbehandlung in der vorliegenden Studie ergab, dass mit Blattdobogen behandelte Pflanzen und Kontrollen die gleichen Daten für den Chlorophyll-a-Gehalt aufwiesen (mit Ausnahme von NaCl50 mM). Darüber hinaus gab es keinen Unterschied zwischen der Behandlung ohne Salzgehalt und der Verwendung von 150 mM Salzgehalt × KNO3 und Blattglukose für den Chlorophyll-a-Gehalt. Bei einem Salzgehalt von 100 mM war die Anwendung von KNO3 auf den Blättern hinsichtlich des Chlorophyll-a-Gehalts der von Dobogen überlegen. Mit zunehmendem Gehalt und Akkumulation photosynthetischer Pigmente nehmen die photochemische Energie und die Stoffwechselaktivitäten zu, und somit verbessern sich das Wachstum und die Produktivität der Pflanzen deutlich30,33. In der Forschung an Koriander (Coriandrum sativum) verbesserte die Blattbehandlung mit KNO3 unter Salzstress das Photosynthesepotenzial, das Ionengleichgewicht, den relativen Wassergehalt und die Proteinbiosynthese. Die Idee ist, dass die Kaliumbehandlung den Zellturgor und die Polarität, die Xylemtranslokation und den Stickstoffstoffwechsel reguliert und so die Nebenwirkungen des Salzgehalts lindert30. Der Chlorophyllgehalt in Pflanzen ist ein Indikator für die Toleranz gegenüber abiotischen Stressfaktoren33. Abdallah et al. 16 stellten fest, dass die Vorbehandlung von Reissamen mit Trehalose den Chlorophyllgehalt unter Salzbedingungen erhöhte. Der Anstieg der Rubisco-Enzymaktivität und die daraus resultierende verbesserte Chlorophyll-Biosynthese sind die Hauptgründe für das verbesserte Photosynthesepotenzial der mit Trehalose behandelten Pflanzen, was letztendlich zu einem verbesserten Ertrag und einer verbesserten Produktivität der Pflanzen führte34. Es scheint, dass Trehalose die physiologischen Reaktionen in der Pflanze durch die Aktivierung mehrerer Enzyme oder Stoffwechselwege vermittelt.

Wechselwirkung von Salzgehalt (0, 50, 100 und 150 mM NaCl) und Blattapplikationen (blattfrei, 2 g L−1 Glucose, 2 g L−1 KNO3 und 2 % Dobogen-Biostimulans) auf den Chlorophyllgehalt von In Perlit gewachsene Tanacetum balsamita-Pflanzen. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden durch die unterschiedlichen lateinischen Buchstaben gemäß Duncans Mehrfachbereichstest angezeigt.

Darüber hinaus ist Trehalose-6-Phosphat ein entscheidendes Molekül für die Verbesserung des Photosynthesepotenzials. Trehalose-6-phosphat fungiert als wichtige regulatorische Vorstufe für den Zuckereinstrom und -stoffwechsel. Darüber hinaus spielt die Verbindung eine entscheidende Funktion bei der Redoxaktivierung der ADP-Glucose-Pyrophosphorylase, einem Schlüsselenzym der Stärkebiosynthese, und verbessert die Photosyntheserate und den Ertrag von Pflanzen35.

Sowohl der Gesamtgehalt an Phenolen als auch an Flavonoiden wurde durch den Salzgehalt × die Blattapplikation beeinflusst (P ≤ 0,01) (Tabelle 4). Der höchste Phenolgehalt wurde durch 50 mM NaCl ohne Blattspray und KNO3-Blattanwendung und 100 mM NaCl × Blattanwendung von Dobogen und Glucose ermittelt. Der geringste Phenolgehalt wurde für 150 mM NaCl × ohne Salzgehalt oder KNO3 oder Dobogen und bei der Behandlung mit ohne Salzgehalt × KNO3 verzeichnet. Die Anwendung von Glukose hatte bei allen Salzgehalten einen größeren Einfluss auf den Phenolgehalt als die Behandlung ohne Glukoseanwendung.

Darüber hinaus erzielte die Blattverwendung von Glukose und Dobogen unter Berücksichtigung des Phenolgehalts bei allen Salzgehalten nahezu die gleichen Ergebnisse (Abb. 2). Die höchsten Daten für Flavonoide wurden den Blättern von Kontrollpflanzen entnommen, die mit Dobogen, 50 mM NaCl × KNO3 und Glucose-Blattbehandlung und 100 mM Salzgehalt × Nicht-Blatt-Anwendung besprüht wurden (Abb. 3). Der niedrigste Flavonoidgehalt wurde bei Blattapplikation ohne Salzgehalt × KNO3 gemessen. Bei Rosmarin war der Gesamtgehalt an Flavonoiden bei Salzgehalten von bis zu 50 mM erhöht5. Phenole und Flavonoide sind die primären Sekundärmetaboliten, die Oxidationsmittel, insbesondere Hydroxyl-, Peroxyl- und Peroxynitritradikale, zunichte machen23,36. Bei Catharanthus roseous verbesserte die Anwendung von SA das Trockengewicht, den Wassergehalt, die photosynthetischen Pigmente und den Prolingehalt sowie die Aktivität der Phenylalanin-Ammoniak-Lyase (PAL), was mit der Stimulation der Phenolbiosynthese in der Pflanze einherging2. Darüber hinaus wurde in Solanum nigrum die Expression von Genen im Zusammenhang mit der Carotinoid- und Flavonoid-Biosynthese (PAL, Chalkonsynthase und Flavonolsynthase) durch den Salzgehalt beeinflusst und verstärkte die Akkumulation von Lutein und Quercetin-3-β-D-glucosid weiter. Bei einem Salzgehalt von 150 mM war die Menge an Quercetin-3-β-D-glucosid erhöht.

Wechselwirkungen von Salzgehalt (0, 50, 100 und 150 mM NaCl) und Blattanwendungen (ohne Blatt, 2 g L-1 Glucose, 2 g L-1 KNO3 und 2 % Dobogen-Biostimulans) auf den Gesamtphenolgehalt von In Perlit gewachsene Tanacetum balsamita-Pflanzen. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden laut Duncans Mehrfachbereichstest durch unterschiedliche lateinische Buchstaben angezeigt.

Wechselwirkungen von Salzgehalt (0, 50, 100 und 150 mM NaCl) und Blattapplikationen (ohne Blatt, 2 g L−1 Glucose, 2 g L−1 KNO3 und 2 % Dobogen-Biostimulans) auf den Flavonoidgehalt von Tanacetum balsamita Pflanzen, die in Perlit wachsen. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden laut Duncans Mehrfachbereichstest durch unterschiedliche lateinische Buchstaben angezeigt.

Unterdessen wurden Lutein und β-Carotin durch die genannten Salzgehalte negativ beeinflusst23, was die Nebenwirkungen des Salzgehalts auf das Biosynthesepotenzial antioxidativer Verbindungen verdeutlicht23. Salzgehaltsstress beeinflusst die physiologische, biochemische und zelluläre Dynamik von Pflanzen, indem er osmotischen und ionischen Stress sowie Toxizität ausübt. Daher müssen Pflanzen schädliche Auswirkungen auf den Salzgehalt bekämpfen, indem sie den genetischen Signalweg sowie die Ionenauswahl, -verteilung und -substitution modifizieren und antioxidative Systeme aktivieren23,37.

Der Prolingehalt wurde durch die unabhängigen Auswirkungen des Salzgehalts und der Blattapplikation beeinflusst (Tabelle 4). Der höchste Prolingehalt wurde bei 150 mM NaCl gemessen, 26 % höher als bei der Kontrolle. Bei den Blattapplikationsbehandlungen reagierte KNO3-Blattspray am besten (Tabelle 6). Es gab keinen Unterschied im Prolingehalt zwischen der Kontrolle und den Behandlungen, die mit Glukose und Dobogen auf die Blätter gesprüht wurden. Ein praktischer Mechanismus der Stresstoleranz in Pflanzen ist die Anreicherung kompatibler gelöster Stoffe wie Prolin, die eine wichtige Rolle bei der Regulierung des osmotischen Gleichgewichts in den Zellen spielen, die Membranintegrität und das Enzym/Prolin-Verhältnis aufrechterhalten, beim Auffangen von ROS helfen und Pflanzen beim Schutz vor Stress unterstützen Stressoren30. In Korianderpflanzen war der Prolingehalt unter Salzgehalt erhöht30. Unter Salzgehalt steigt die Na+-Beladung in den Vakuolen deutlich an. Daher benötigen die Zellen parallele Verbindungen mit der gleichen Ladung, um das osmotische Potenzial der Zellen zu steuern. Die Verfügbarkeit von K+ in den Zellen induziert die Prolin-Biosynthese durch die Hydrolyse der damit verbundenen Proteine10,31. Prolin kann freie Hydroxylradikale abfangen und schützt und stabilisiert somit Makromoleküle wie DNA und Proteine ​​und sichert Zellmembranen32.

Der MDA-Gehalt wurde unabhängig vom Salzgehalt und den Blattanwendungen beeinflusst (Tabelle 4). Der Salzgehalt von 150 mM enthielt den höchsten MDA-Gehalt (4 % mehr als die Kontrolle) (Tabelle 5). Tabelle 4 zeigt, dass die Kontrollpflanzen ohne Blattspraybehandlungen den höchsten MDA-Gehalt aufwiesen. Blattbehandlungen reduzierten wirksam die MDA-Ansammlung, und die niedrigste MDA-Menge wurde bei der Dobogen-Blattanwendung erzielt, die fast 10 % niedriger war als bei der Kontrolle (Tabelle 6). In einer an Rosmarin durchgeführten Studie5 reichert sich MDA mit zunehmendem Salzgehalt stärker im Pflanzengewebe an. Unter Salzgehaltsbedingungen breitet sich die ROS-Erzeugung über die erhöhte enzymatische Aktivität membranverankerter NADPH-Oxidasen und -Peroxidasen aus27. Insgesamt trug der Salzgehalt zur MDA-Produktion bei21. Die gleichzeitige Anwendung von Salzgehalt und SA in Ocimum basilicum L. führte zu verringerten Mengen an MDA, was die verbessernde Wirkung von SA auf die Membranintegrität durch die verringerte Entstehung von ROS-Molekülen zeigt38.

Die SOD-Aktivität wurde durch die Salzbehandlungen beeinflusst (Tabelle 4). Die höchsten Werte wurden für Kontrollpflanzen verzeichnet. Hinsichtlich der SOD-Aktivität gab es keinen Unterschied zwischen den Salinitätsbehandlungen. Bei einem Anstieg des Salzgehalts auf bis zu 150 mM war die SOD-Aktivität im Vergleich zur Kontrolle verringert (12 %), was auf die nachteiligen Auswirkungen des Salzgehalts auf die Enzymaktivität und -dynamik hinweist (Tabelle 5). Das Überleben der Pflanzen unter salzhaltigen Bedingungen hängt von der antioxidativen Enzymaktivität ab, die ROS-Moleküle abfängt. Der Salzgehalt beeinflusste die SOD-Aktivität in Gossypium hirsutum negativ39. Die Blattanwendung von SA verbesserte die SOD-Aktivität in salzhaltigen Umgebungen42. SOD steht an vorderster Front im Kampf gegen die durch ROS-Radikale verursachten Schäden und wandelt O2− in H2O243 um. Das produzierte H2O2 wird dann durch die Wirkung von Katalase in H2O und O2 zerlegt. Ansonsten neutralisieren Peroxidasen H2O2 mit Hilfe und Vermittlung von Phenolen oder anderen Antioxidantien40.

Darüber hinaus reagierte die CAT-Aktivität auf die unabhängigen Auswirkungen des Salzgehalts, und bei Salzgehalten von 100 bis 150 mM nahm die Aktivität zu. Die niedrigsten Daten für CAT wurden den Kontrollpflanzen gewidmet (Tabelle 5). Die höchste CAT-Aktivität wurde bei den Kontrollpflanzen und Glucose-Blattspray aufgezeichnet (Tabelle 6). Unsere Ergebnisse stimmen mit den Berichten über die Blätter von Gurkenpflanzen überein, die unter Salzgehalt mit Glukose behandelt wurden. Die Blattbehandlung verbesserte die Katalaseaktivität und scheint die auf Stress reagierenden Gene zu aktivieren29. Als Endprodukt der Photosynthese spielt Glukose eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Pflanzenwachstums und bei physiologischen Prozessen. Valizadeh Kamran et al.21 berichteten, dass der Salzgehalt die CAT-Aktivität in Küstenfischen steigerte. CAT ist für die Katalyse von H2O2 mit Hilfe von Ascorbat, Guajakol und Phenolharzen verantwortlich41,47.

Der Na+- und K+-Gehalt und das K+/Na+-Verhältnis wurden durch den Salzgehalt und Blattanwendungen beeinflusst (Tabelle 7). Der höchste K+-Gehalt wurde mit 150 mM NaCl × KNO3-Blattapplikation ermittelt (77 % mehr als bei der Kontrolle) (Abb. 4b). Für Na+ waren 100 und 150 mM Salzgehalt × kein Blattspray und 150 mM NaCl × KNO3 die statistisch signifikanten Behandlungen (Abb. 4a). Das höchste K+/Na+-Verhältnis gehörte zur Kontrolle (ohne Salzgehalt × ohne Blattspray) oder ohne Salzgehalt × KNO3 und Dobogen-Blattspray (Abb. 4c). Im Koriander beeinflusste der Salzgehalt den Gehalt an K, Mg, P, Ca, N und das Na/K-Verhältnis. Die Anwendung von KNO3 auf den Blättern unter Salzstress verbesserte den N- und K-Gehalt der Pflanzen und reduzierte gleichzeitig das Na/K-Verhältnis30. Ähnliche Ergebnisse zu den erhöhten Kaliumwerten unter einer salzhaltigen Umgebung und Blatt-SA-Spray wurden bei Vigna unguiculata42 berichtet. Unter salzhaltigen Natriumbedingungen dringt Na+ in die apoplastischen Lumen ein und depolarisiert unter Ersatz von Ca2+-Ionen in den Zellmembranen die Membranen und stört die selektive Absorption essentieller Mineralien43,44. Salzgehaltsstress denaturiert und zerstört die Membranintegrität und die übermäßige K+-Austrittsmenge stimuliert die Polarisation/Aktivierung von nach außen gerichteten (KOR) K+-Kanälen43. Die Aufrechterhaltung eines niedrigen Na+- und eines hohen K+-Spiegels ist das vorherrschende zielorientierte Kriterium, das die Toleranz gegenüber Salzstress vermittelt37. Es scheint, dass die Blattbehandlung von Pflanzen mit KNO3 ein praktikables und zuverlässiges Protokoll ist, um die nachteiligen Auswirkungen des Salzgehalts durch das verbesserte K+/Na+-Verhältnis zu reduzieren.

Wechselwirkung von Salzgehalt (0, 50, 100 und 150 mM NaCl) und Blattapplikationen (kein Blatt, 2 g L−1 Glucose, 2 g L−1 KNO3 und 2 % Dobogen-Biostimulans) auf den Elementgehalt von Tanacetum In Perlit gewachsene Balsamita-Pflanzen. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden laut Duncans Mehrfachbereichstest durch unterschiedliche lateinische Buchstaben (P ≤ 0,01) angezeigt.

Der Magnesiumgehalt wurde auf die Wechselwirkung von 150 mM Salzgehalt × Nicht-Blatt- und Glukoseblattanwendung, 100 mM NaCl-Salzgehalt × Glukosespray und Nichtsalzgehalt × Dobogen- und Glukoseblattanwendung reagiert (Abb. 4d). Blattbehandlungen hatten keine signifikanten Auswirkungen auf den Mg-Gehalt der Pflanzen. Allerdings verbesserte Blattspray bei allen Salzgehalten den Mg-Gehalt im Vergleich zur Behandlung ohne Blatt. Elhindi et al.30 stellten fest, dass die Blattanwendung von KNO3 den Mg2+-Gehalt unter Salzgehalt verbesserte, aber die Eisenaufnahme verringerte und die Dissoziation von Chlorophyll durch Photooxidation, Blockierung der Chlorophyll-Biosynthese und Überaktivierung von Chlorophyll-katalysierenden Enzymen stimulierte18.

Bezüglich des Mn2+-Gehalts betrafen die obersten Daten die Blattapplikation mit Glukose-×-Stress ohne Salzgehalt (Abb. 4f). Der Salzgehalt beeinträchtigt die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Boden. Insbesondere löst Na+ starke osmotische Effekte aus und verringert die Wasser- und Nährstoffaufnahme deutlich, indem es die Bodenstruktur beeinflusst. Darüber hinaus ersetzt Na+ Ca2+-Sitzplätze in der Zellstruktur und beeinträchtigt somit die normale Funktion von Zellen und Gewebe45,46,47.

Der Eisengehalt wurde durch Wechselwirkungen ohne Salzgehalt x Glucose und 150 mM NaCl x Glucose erhöht. Es scheint, dass die Blattanwendung von Dobogen im Vergleich zu den anderen Blattbehandlungen die geringsten Auswirkungen auf den Fe-Gehalt der Pflanzen hatte (Abb. 4g). Der Spitzengehalt für Si wurde mit Spray ohne Salzgehalt × Blattspray und mit Blattspray von KNO3 und Dobogen aufgezeichnet (Abb. 4h). Mehrere Untersuchungen haben bestätigt, dass SA unter salzhaltigen Bedingungen eine entscheidende Wirkung auf den physiologischen Prozess und die Nährstoffaufnahme hat und sogar die Na+-Aufnahme behindert und das Überleben der Pflanzen in einer stressigen Umgebung bescheinigt2. Mit zunehmendem Salzgehalt nahm der Fe-Gehalt von Sojapflanzen drastisch ab45. Eisen spielt eine entscheidende Rolle beim Pflanzenwachstum, der Entwicklung, der Chlorophyll-Biosynthese, der Thylakoidbildung und der Chloroplastenentwicklung30. Insgesamt wirken sich abiotische Stressoren durch ihre Auswirkungen auf enzymatische, physiologische und biochemische Aktivitäten sowie ihren Einfluss auf den Antioxidantienpool, die Photosynthese und die Ionenhomöostase auf Pflanzen aus. Darüber hinaus behindern ionische Ungleichgewichte, die durch die Überakkumulation von Cl− und Na + verursacht werden, die Absorption anderer essentieller Elemente5,8,45. In Aloe reduzierte die Si-Anwendung effizient den Abbruch und die Translokation von Na+ und Cl− und verbesserte gleichzeitig den K+-Gehalt und das K+/Na−-Verhältnis. Durch die verstärkte Aktivierung von Proteinpumpen in den Wurzelzellen schützen eine geeignete Ernährung und insbesondere eine geeignete Kaliumversorgung Zellen und Pflanzen unter Stressbedingungen. Darüber hinaus stärkt Si die Kutikulaschicht in den subepidermalen Zellen, verzögert oder verhindert den Wasserverlust der Zellen, schützt die Zellen vor UV-Strahlung und unterstützt letztendlich Pflanzen beim Überleben unter Stressbedingungen46.

Der Zn2+-Gehalt wurde durch die Wechselwirkungen von Behandlungen ohne Kochsalzlösung × ohne Blatt, ohne Kochsalzlösung × Glucose und Dobogen, mit 150 mM Salzgehalt × ohne Blatt und mit Glucose und KNO3-Blattspray sowie mit 100 mM Salzgehalt × Glucose beeinflusst Blattapplikation (Abb. 4e). Zn2+ spielt eine entscheidende Rolle bei der Membranintegrität und übernimmt eine dominante Führungsrolle beim regulierten Eintritt von Na+ und anderen toxischen Ionen in die Zellen. Die entsprechende Verfügbarkeit von Zn2+ ist entscheidend für das Überleben von Pflanzen in salzhaltigen Umgebungen. Denn mit der optimierten Zn2+-Verfügbarkeit nimmt die Aktivität von NADPH, einem Enzym, das für die Erzeugung einiger ROS-Typen verantwortlich ist, stark ab48. Der Salzgehalt verringert die Zn2+-Absorption und verringert gleichzeitig das Photosynthesepotenzial, die stomatale Leitfähigkeit, die Atmungsfrequenz, den Chlorophyllgehalt und den Hormonhaushalt in Pflanzen5,30. Die Salzgehalt × SA-Behandlung in Tomaten zeigte, dass der Salzgehalt Zn, Fe, Ca und K reduzierte, aber den Na-Gehalt erhöhte19,49. Allerdings erhöhte die SA-Blattanwendung den Gehalt an Ca, K, Fe und Zn. SA erfüllt die Wirkung, indem es die Zellmembran in stressigen Umgebungen intakt hält. Darüber hinaus verhindert SA durch die Vermittlung mehrerer physiologischer Prozesse die Na-Absorption und -Translokation größtenteils durch die Aktivitätssteigerung der H+-ATPase in den Wurzelzellen und hält gleichzeitig den K-Ausfluss aus den Zellen zurück und unterstützt so die Pflanzen dabei, stressigen Umgebungen standzuhalten49.

Der Salzgehalt hat keinen Einfluss auf den Ca2+-Gehalt. Der höchste Ca2+-Gehalt wurde bei Blattsprays und Blattsprays mit Glucose und KNO3 festgestellt (Abb. 5). Weisany et al.45 stellten fest, dass die Ca2+-Absorption und -Akkumulation mit zunehmender Salzbelastung in Sojabohnenwurzeln abnahm. Luftteile von Pflanzen reagieren empfindlicher auf eine unausgewogene Nährstoffverteilung als das Wurzelsystem. Die Diskrepanz in der Salzempfindlichkeit und/oder -toleranz ist artabhängig. Es hängt mit der genetischen Ausstattung und der spezifischen Genexpression in einem definierten Pflanzentaxon unter Stressbedingungen zusammen. Die Verfügbarkeit angemessener Mengen an Ca2+ ist für die Integrität der Zellmembran und eine mögliche osmotische Anpassung unter Salzbedingungen von entscheidender Bedeutung. Die übermäßige Na+-Verfügbarkeit im Rhizosphärenmedium und die anschließende Aufnahme von Na+-Ionen ersetzen zellwandgebundenes Ca2+ durch gefälschte Na+-Ionen, was zu enormen Schäden an Zellen, Gewebe und Pflanzenorganen führt und in der Folge das Wachstumspotenzial und die Produktivität beeinträchtigt45. Ein erhöhter Ca2+-Gehalt als sekundärer zellulärer Botenstoff reguliert die Expression spezifischer salzgehaltsabhängiger Gene zugunsten einer disziplinierten osmotischen Regulierung, Wasserabsorption, Ionenbalance und damit einer besseren Akklimatisierung an raue Salzumgebungen, hauptsächlich durch die entsprechenden Reaktionen von Antioxidantien, die Verbessern Sie die Ca2+-Aufnahme zur Aufrechterhaltung der Integrität und Lebensfähigkeit der Zellmembranen gegen oxidative Schäden39,50.

Mittelwertvergleiche für die Wirkungen von 2 g L-1 Glucose, 2 g L-1 KNO3 und 2 % Dobogen-Biostimulanz-Blattapplikation auf den Kalziumgehalt von Tanacetum balsamita-Pflanzen, die hydroponisch in Perlit gezüchtet wurden. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen werden laut Duncans Mehrfachbereichstest durch unterschiedliche lateinische Buchstaben (P ≤ 0,01) angezeigt.

Der Ertrag an ätherischen Ölen wurde durch den Salzgehalt, die Blattanwendung oder den Salzgehalt × die Blattanwendung nicht beeinflusst (Tabelle 8). Der Salzgehalt bei 0 bis 150 mM NaCl hatte keinen Einfluss auf den EO-Ertrag (durchschnittlich 1,40 ml m-2) für Pflanzen, die unter Salzbedingungen gezüchtet wurden (Tabelle 8). Ebenso veränderte die Blattapplikation von Glukose (durchschnittlich 1,43 ml m-2) oder Dobogen (durchschnittlich 1,36 ml m-2) die EO-Ausbeute nicht. Im Gegensatz dazu verringerte die Anwendung von KNO3 die EO-Ausbeute bei einem Salzgehalt von 50 mM NaCl im Vergleich zur relevanten Kontrolle (0 mM NaCl + KNO3).

Die Auswirkungen unterschiedlicher Salzgehalte und der Blattanwendung auf die chemische Zusammensetzung des EO von Costmary sind in Tabelle 9 aufgeführt. Die EO-Analyse identifizierte 39 Komponenten für den Salzgehalt, 40 Komponenten für die Glukose- und KNO3-Anwendung und 41 Komponenten für die Dobogen-Anwendung, was dies zeigt Behandlungen machten 97,64–99,36 % der Öle aus (Tabelle 9). Sauerstoffhaltige Verbindungen (Monoterpene und Sesquiterpene) lagen zwischen 89,38 und 94,50 % bzw. 0,82 und 3,11 %, während Kohlenwasserstoffverbindungen (Monoterpene und Sesquiterpene) zwischen 0,53 und 1,71 % bzw. 1,13 und 3,44 % lagen (Tabelle 9). Die Hauptbestandteile der untersuchten kostmären EOs in absteigender Reihenfolge waren Carvon, cis-Thujon, Eukalyptol, trans-Thujon, n-Dodecan, Tetradecan, trans-Carvonoxid und β-Bisabolen. Gleichzeitig wurden die restlichen Verbindungen in Mengen von weniger als 1 % der gesamten flüchtigen Komponenten identifiziert (Tabelle 9). Nach statistischer Analyse beeinflusste der Salzgehalt den Gehalt an Eukalyptol, Trans-Carvonoxid und β-Bisabolen. Im Gegensatz dazu beeinflussten weder die Blattapplikation noch das Zusammenspiel von Salzgehalt und Blattbehandlung die EO-Zusammensetzung (Tabelle 8).

Die Blattanwendung von Dobogen bei Pflanzen, die ohne Kochsalzlösung angebaut wurden, erhöhte den Eukalyptolgehalt im Vergleich zu den nicht besprühten Pflanzen. In ähnlicher Weise erhöhte die KNO3-Blattanwendung bei Pflanzen, die ohne Kochsalzlösung angebaut wurden, den Trans-Carvonoxid-Gehalt im Vergleich zur Kontrollbehandlung (ohne Blätter) (Tabelle 9). Als wichtigste Sekundärmetaboliten ätherischer Öle reagieren Terpenoide auf landwirtschaftliche Praktiken und Umweltreize. Pflanzen reagieren auf unterschiedliche Umweltbedingungen durch Variationen in der Menge und im Verhältnisverhältnis der chemischen Bestandteile. Bei unterschiedlichen landwirtschaftlichen Praktiken sind auch die Schwankungen im phytochemischen Profil von Pflanzen durchaus logisch. Die genetische Struktur und das phytochemische Potenzial von Pflanzen bestimmen zwangsläufig das chemische Profil, wenn auch in Abstimmung mit Umwelteinflüssen. Daher führen diese Wahrnehmungs- und Signalereignisse zu unterschiedlichen physiologischen, biochemischen und ertragsbezogenen Reaktionen. Diese Schwankungen in den chemischen Profilen bestätigen den verstärkten Anpassungsprozess unter Stressbedingungen. Daher sind die proportionalen Schwankungen der Ölbestandteile als Reaktion auf die untersuchten Behandlungen völlig akzeptabel.

Insgesamt beeinflusste der Salzgehaltstress das Wurzeltrockengewicht, den Chlorophyll-b-Gehalt, den Prolingehalt, die Katalaseaktivität, den Malondialdehydgehalt, die Blattlänge, die Pflanzenhöhe und die Superoxiddismutaseaktivität. Darüber hinaus beeinflussten der Salzgehalt und die Blattanwendungswechselwirkungen das Chlorophyll a, den Gesamtgehalt an Phenolen und Flavonoiden, den Natrium- und Kaliumgehalt, das Verhältnis von Kalium zu Natrium, den Magnesiumgehalt sowie den Zink-, Eisen- und Mangangehalt. Obwohl der Salzgehalt das Trockengewicht des oberirdischen Teils der Pflanze nicht beeinflusste, beeinflusste er die meisten der genannten physiologischen Merkmale erheblich. Bei einigen Blattsprühbehandlungen erhöhte der Salzgehalt die vorherrschenden Bestandteile des ätherischen Öls, wie z. B. Eukalyptol. Im Gegensatz dazu gingen bei anderen Behandlungen die Hauptkomponenten zurück, was darauf hindeutet, dass die Schwankungen der ätherischen Ölbestandteile als Reaktion auf Salzstress und Blattanwendungen behandlungsabhängig waren.

Dieses Experiment wurde im Frühjahr und Sommer 2019 im Forschungsgewächshaus der Shahid-Madani-Universität Aserbaidschans in Tabriz, Iran, durchgeführt. Die Wachstumsbedingungen im Gewächshaus waren wie folgt: Beleuchtungsperiode: 16:8 Tag und Nacht, Temperaturregime 30 °C und 25 °C Tag und Nacht und relative Luftfeuchtigkeit von etwa 65 ± 5 %.

Die homogenen Rhizome des Blaukrauts (Tanacetum balsamita L.) wurden von einem kommerziellen Anbaustandort im Kreis Azar-shahr im Nordwesten Irans gemäß den einschlägigen institutionellen und nationalen Richtlinien und Gesetzen bereitgestellt. Die Rhizome wurden in gleichmäßige Abschnitte (ungefähr 10 cm groß) unterteilt und 20 Minuten lang mit Natriumhypochlorid (NaCl; 5 % v/v) oberflächensterilisiert, gefolgt von einem Waschen mit destilliertem Wasser. Rhizome wurden in 5-L-Töpfe mit mittelgroßem Perlit gepflanzt. Während der frühen Wachstumsphase wurden die Pflanzen mit Hoagland-Nährlösung halber Konzentration ernährt. Anschließend wurden nach einem Zeitraum von drei Wochen Salzbehandlungen durchgeführt. Die Salzgehalte betrugen 0, 50, 100 und 150 mM NaCl. Der Salzgehalt begann bei 25 mM und stieg allmählich an, um innerhalb von 10 Tagen den Endwert zu erreichen. Die Salzgehaltswerte basierten auf der Schadensbilanz des hohen Salzgehalts im Nordwesten Irans und früheren Studien5. Die Töpfe wurden regelmäßig einmal pro Woche mit Leitungswasser gewaschen, um Salzansammlungen auf den Topfoberflächen zu vermeiden. Die Fertigation wurde tagsüber angewendet, angepasst an die Pflanzenbedürfnisse und das Wachstumsstadium.

Der optimale pH-Wert der Nährlösung (NS) betrug 5,8 und wurde täglich aufgezeichnet und mit H2SO4 (5 % v/v) entsprechend angepasst. Nach der Salzanwendung betrug die elektrische Leitfähigkeit (EC) von NS 2,1 mS cm-1 (0 mM NaCl), 6,0 mS cm-1 (50 mM NaCl), 12,0 mS cm-1 (100 mM NaCl) und 19,0 mS cm −1 (150 mM NaCl). Blattbehandlungen wurden als Sprays angewendet und die verwendeten Lösungen umfassten: dH2O, 2 g L−1 KNO3, 2 g L−1 Glucose und 2 % Dobogen-Biostimulans (Arman Sabz Adineh, Iran). Die Konzentrationswerte wurden auf der Grundlage vorläufiger Experimente und früherer Aufzeichnungen (unveröffentlichte Daten aus unserem Labor) ausgewählt. Dobogen enthält 10 % Salicylsäure, 0,05 % lösliches Bor und 0,005 % lösliches Molybdän. Während der Wachstumsphase der Pflanze wurden zweimal Blattapplikationen durchgeführt. Die erste Anwendung erfolgte unmittelbar nach der Salzbelastung und die zweite Blattbesprühung erfolgte drei Wochen später. Die Pflanzenproben wurden einen Monat nach der zweiten Blattbehandlung (nach sieben Wochen Salzstress) zur weiteren Analyse entnommen. Jeder Topf enthielt ein einzelnes Rhizom mit einer Länge von 10 cm und einem Durchmesser von etwa 1 cm. Jede Versuchseinheit bestand aus zwei Töpfen und die Behandlungen wurden dreifach wiederholt.

Die Pflanzen wurden im frühen Blütestadium geerntet. Die ober- und unterirdischen Pflanzenteile wurden getrennt, gewogen und an der Luft getrocknet, bis ein konstantes Gewicht erreicht war. Die frische und trockene Biomasse pflanzlicher Organe wurde mit einer Digitalwaage (BB141, Boeco, Deutschland) erfasst. Darüber hinaus wurden zum Erntezeitpunkt die Pflanzenhöhe, das Wurzeltrockengewicht (ofengetrocknet bis zur Gewichtskonstanz), die Blattstiellänge sowie die Länge und Breite der Blätter erfasst.

Chlorophyll a und b wurden nach der Methode von Prochazkova et al.51 mit einem Spektrophotometer (T80+, Peking, China) bei 645 (Chlorophyll b) und 665 (Chlorophyll a) nm quantifiziert. Blattproben (0,5 g) wurden mit Dimethylsulfoxid (DMSO, Sigma Aldrich, Deutschland) 4 Stunden lang im Dunkeln bei 65 °C extrahiert und die Ergebnisse in mg pro g Frischgewicht (mgg−1 FW) ausgedrückt.

Der Gehalt an löslichen Feststoffen (TSS) wurde mit einem Handrefraktometer (Erma, Tokio, Japan) aus dem durch Auspressen der Blätter gewonnenen Extrakt quantifiziert, und die Daten werden als 0Brix angegeben.

Die Blätter wurden 4 Tage lang bei 75 °C getrocknet, gewogen und in einer Wiley-Mühle auf Partikel von weniger als 0,42 mm gemahlen. Teilproben (0,2–0,3 g) wurden mit Säure aufgeschlossen (2 N HCl) und auf ihren Nährstoffgehalt analysiert, wie in Chrysargyris et al.52 beschrieben. Der Gehalt an Natrium (Na) und Kalium (K) wurde mit der flammenphotometrischen Methode (Corning, 410, England) quantifiziert. Der Gehalt an Magnesium (Mg), Calcium (Ca) und Eisen (Fe) wurde durch Atomabsorptionsspektroskopie (Shimadzu, AA6300, Tokio, Japan) wie zuvor von Honarjoo et al.53 beschrieben, Phosphor (P) durch Vanadatmolybdat53 gemessen und Stickstoffgehalt (N) nach der Kjeldahl-Methode53.

Der Gehalt an Wasserstoffperoxid (H2O2) wurde nach Arjunan et al.54 ermittelt. Blattgewebe (0,2 g) wurde in flüssigem N2 pulverisiert, in eiskalter 0,1 %iger Trichloressigsäure (TCA) gemahlen und 15 Minuten lang bei 12.000 g zentrifugiert. Aliquots (0,5 ml) des Überstands wurden mit 0,5 ml 10 mM Kaliumphosphatpuffer (pH = 7,5) und 1 ml 1 M Kaliumiodid gemischt. Die H2O2-Konzentration wurde unter Verwendung von Standards von 5 bis 1000 μM H2O2 bewertet und eine entsprechende Kalibrierungskurve erstellt. Die Absorption der Proben und Standards wurde bei 390 nm gemessen und die Ergebnisse als μmol H2O2 g−1 Frischgewicht ausgedrückt.

Die Lipidperoxidation wurde wie von Azevedo-Neto et al.55 beschrieben anhand des Malondialdehydgehalts (MDA) bestimmt. Blattgewebe (0,2 g) wurde in 0,1 % TCA homogenisiert und der Extrakt 15 Minuten lang bei 12.000 g zentrifugiert. Die Reaktionsmischung aus 0,5 ml Extrakt und 1,5 ml 0,5 % Thiobarbitursäure (TBA) in 20 % TCA wurde 30 Minuten lang bei 95 °C inkubiert und dann in einem Eisbad abgekühlt. Die Absorption wurde bei 520 nm bestimmt und um die unspezifische Absorption bei 600 nm korrigiert. Die MDA-Menge wurde mit einem Extinktionskoeffizienten von 155 mM cm−1 bestimmt. Die Ergebnisse wurden als nmol MDA/g Frischgewicht ausgedrückt.

Die SOD-Aktivität wurde durch Aufzeichnung der Hemmung der Nitroblautetrazolium (NBT)-Photoreduktion durch das Enzym verfolgt. Die Reaktionsmischung enthielt 50 mM Natriumphosphatpuffer (pH 7,6), 0,1 mM EDTA, 50 mM Natriumcarbonat, 12 mM L-Methionin, 50 µM NBT, 10 µM Riboflavin und 100 µL Pflanzenprobenextrakt in einem Endvolumen von 3,0 ml . Die SOD-Aktivität wurde bei 560 nm mit einem Spektrophotometer aufgezeichnet. Eine Einheit (U) SOD-Aktivität wurde als die Enzymmenge definiert, die eine 50-prozentige Hemmung der photochemischen Reduktion von NBT56 verursacht. Die CAT-Aktivität wurde durch Überwachung des Absorptionsabfalls bei 240 nm aufgrund der H2O2-Fängung aufgezeichnet. Die Aktivität wurde in Einheiten (U) Katalase ausgedrückt, was eine Absorptionsänderung von 0,001 pro Minute verursachte. Die Reaktionsmischung enthielt 100 mM Natriumphosphatpuffer (pH 7,0), 30 mM H2O2 und 100 µL des Pflanzenextrakts mit einem Endvolumen von 3,0 ml23.

Ein methanolischer Extrakt aus Pflanzengewebe (0,5 g) wurde gemäß Kim et al.57 zur Quantifizierung des Phenolgehalts mit dem Folin-Ciocalteu-Reagenz bei 755 nm verwendet. Die Ergebnisse wurden als Äquivalente Gallussäure (Scharlau, Barcelona, ​​Spanien) pro g Pflanzentrockengewicht (mg GAE/g Trockengewicht) ausgedrückt.

Der Gesamtgehalt an Flavonoiden wurde nach der kolorimetrischen Methode mit Aluminiumchlorid57 bestimmt und die Absorption bei 510 nm aufgezeichnet. Der Gesamtgehalt an Flavonoiden wird in Rutinäquivalenten (mg Rutin/g Trockengewebe) ausgedrückt.

Der Prolingehalt wurde mit Säure-Ninhydrin und Toluol bei 520 nm bestimmt, wie von Fedina et al.58 beschrieben. Der Prolingehalt wurde anhand einer Standardkurve für Prolin berechnet und die Ergebnisse wurden in Mikrogramm Prolin pro Gramm Frischgewicht der Pflanze ausgedrückt.

Luftgetrocknete Pflanzenproben (50 g) wurden 3 Stunden lang mit einem Clevenger-Gerät aus dem Europäischen Arzneibuch hydrodestilliert. Die Öle wurden über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und bis zur Analyse in luftdicht verschlossenen bernsteinfarbenen Fläschchen aufbewahrt. Die EO-Ausbeute wurde gemessen (ml m-2), Öle wurden mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert (GC/MS-Shimadzu GC2010-Gaschromatograph mit Schnittstelle zu Shimadzu GC/MS QP2010 plus Massenspektrometer) und die Bestandteile wurden wie zuvor beschrieben26 bestimmt .

Das Experiment war faktoriell und basierte auf einem vollständig randomisierten Design mit drei Wiederholungen, und jede Wiederholung war ein Pool von zwei Pflanzengewebeproben als biologische Replikationen. Die Daten wurden mit MSTATC und SPSS (Version 15) analysiert und die Mittelwerte mit dem Duncan-Mehrbereichstest bei P ≤ 0,05 und P ≤ 0,01 % verglichen. Die Diagramme wurden mit Microsoft Excel, 2013, erstellt.

Die Gesamtergebnisse zeigten die verbessernde Wirkung von Blattbehandlungen auf die Salzgehaltssenkung von Kohlpflanzen. Der Salzgehalt hatte großen Einfluss auf die Pflanzenhöhe, Blattlänge und -breite, den Prolingehalt, die CAT- und SOD-Aktivität sowie den MDA- und Chlorophyll-b-Gehalt. Darüber hinaus beeinflussten die Behandlungen den Gesamtgehalt an Phenolen und Flavonoiden, den Gehalt an Chlorophyll a, Si, Fe, Mn und Mg sowie das K+/Na+-Verhältnis. Der Na+-Gehalt reagierte auf das Zusammenspiel von Salzgehalt und Blattapplikationen. Costmary war relativ tolerant gegenüber einer Senkung des Salzgehalts, und die Blattapplikation von KNO3 und Glukose wäre eine kostengünstige Alternative zur Verbesserung der Salztoleranz und zur Verbesserung der Wachstumsreaktionen und Produktivität von Costmary. Insgesamt war Costmary gegenüber dem leichten Stressniveau tolerant. Blattbehandlungen milderten wirksam die Nebenwirkungen des Salzgehalts bei niedrigem bis mildem Salzgehalt. Dennoch wurden die Blattbehandlungen bei hoher Salzgehaltsbelastung nicht verstärkt, um die nachteiligen Auswirkungen des Salzgehalts abzumildern. In Anbetracht dessen sind detailliertere Studien mit einem breiten Spektrum an Blattbehandlungen und sogar mit neuartigen Verbindungen erforderlich, um über die Effizienz und Erweiterbarkeit von Blattbehandlungen zu entscheiden. Später, mit den umfassenden, detaillierten Studien, könnte das Ergebnis für die Erweiterungsabteilung und Pionierlandwirte hilfreich sein, um die nachhaltige Produktion dieser Pflanze in salzhaltigen Böden und Umgebungen sicherzustellen.

In diesem Beitrag werden völlig neue Forschungsdaten vorgestellt.

Hassanpouraghdam, MB, Tabatabaei, SJ, Nazemyieh, H., VojodiMehrabani, L. & Azami, A. Flüchtige Ölbestandteile von Alecost [Tanacetum balsamita L. ssp. balsamitoides (Schultz-Bip.)] wächst wild im Nordwesten des Iran. Herba Pol. 55, 53–59 (2009).

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Referenzen herunterladen

Die Autoren danken der Azarbaijan Shahid Madani University, Iran, für die finanzielle Unterstützung der Studie.

Abteilung für Gartenbau, Fakultät für Landwirtschaft, Universität Maragheh, Maragheh, 55181-83111, Iran

Mohammad Bagher Hassan Pouraghdam

Abteilung für Agronomie und Pflanzenzüchtung, Aserbaidschan Shahid Madani University, Tabriz, 5375171379, Iran

Lamia Vojodi Mehrabani & Mehdi Kheiri

Abteilung für Agrarwissenschaften, Biotechnologie und Lebensmittelwissenschaft, Technische Universität Zypern, 3036, Limassol, Zypern

Antonios Chrysargyris und Nikolaos Tzortzakis

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Alle aufgeführten Autoren haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen und alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und ihr zugestimmt.

Korrespondenz mit Mohammad Bagher Hassanpouraghdam.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die Originalautor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Hassanpouraghdam, MB, Vojodi Mehrabani, L., Kheiri, M. et al. Physiologische und biochemische Reaktionen von Tanacetum balsamita L. auf die Blattapplikation von Dobogen-Biostimulans, Glucose und KNO3 unter Salzstress. Sci Rep 12, 9320 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-13150-z

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Eingegangen: 09. Oktober 2021

Angenommen: 20. Mai 2022

Veröffentlicht: 04. Juni 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-13150-z

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