The effect of Magnetic Water on Some Morphological Characteristics, Yield and Essential Oil Composition of Savory (Satureja hortensis L.)

Document Type : Research Paper

Authors

Abstract

Background and Objective: In this study, the effect of magnetic water on morphological properties, chlorophyll values, carotenoids, relative leaf water content, anthocyanins, antioxidant activity, total phenol, flavonoids and the amount of savory essential oil was investigated.

Materials & Methods: This field experiment was performed in the layout of a randomized complete block design in three magnetic treatments (0, 0.1 and 0.2 Tesla) in four replications.

Results: The results showed that magnetic water had a significant effect on plant height and fresh weight yield, and the number of flowers per plant at probability of 5 percent. On the other hand, magnetizing water increased the concentration of nitrogen in the plant compared to the control. The results showed that the magnetic water increased the amount of to the control. This treatment also increased the percentage of essential oil in compared to the control. In addition, magnetic water used in this experiment increased the percentage of compounds such as gamma-terpinene, alpha-terpinene, p-cymen, alpha-pinene, beta-pinene and alpha-tujene.

Conclusion: Using of magnetized water by solubility and absorption of elements, can lead to increase yield and essential oil composition and medicinal properties of savory.
 

Keywords

Full Text

مقدمه

مرزه با نام علمی Satureja hortensis L.، گیاهی ‌ یک ساله یا چندساله، علفی، معطر متعلق به تیره نعناعیان است. اندام هوایی گل­دار، مرزه در طب سنتی با اثرات شناخته‌ شده ضد درد، ضد دل‌درد، ضدکرم، مقوی معده، خلط آور به‌کار می‌رود (حاج هاشمی 2002). مرزه بومی نواحی مدیترانه بوده که در زبان انگلیسی به نام Savory معروف می‌باشد. برگ‌های این گیاه پوشیده از کرک‌های ترشحی حاوی اسانس  بوده و به‌عنوان سبزی تازه خوری و ادویه  مصرف و به علت داشتن ترکیبات مهم از منظر دارویی نیز بسیار مورد اهمیت واقع شده ‌است. گیاه دارویی مرزه دارای ترکیباتی نظیر ترپنوئیدها، ترکیبات فنلی و آنتی‌اکسیدانی، کارواکرول، گاماترپینن، آلفا و بتا پینن، پاراسیمن، لیمونن، آلفا ترپنین، کامفور، تیمول و ژرانیول می‌باشد. در گونه‌های مختلف مرزه از نظر میزان اسانس و نوع ترکیبات تشکیل‌دهنده تنوع بسیار زیادی وجود  داشته و در برخی گونه‌ها ترکیبات عمده پولگون و منتول ودر برخی گونه‌ها گاماترپنتین و کارواکرول ترکیب عمده اسانس می‌باشد (امیدبیگی 2011).

در قرن بیستم کاربرد وسیع مواد شیمیایی نظیر سموم و کود‌های شیمیایی منجر به اثرات منفی بر سلامت مصرف‌کنندگان و کاهش کیفیت مواد غذایی  شده و علوم کشاورزی را به سمت عوامل تاثیرگذار در افزایش کیفیت گیاهان همچون یونیزه کردن، پرتوتابی، میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی سوق داده‌است. برخی دانشمندان معتقدند که زمان حاضر عصر کاربرد روش‌های بیوفیزیکی روی موجودات زنده‌ می‌باشد (فاکناپی 2009). بنابراین جایگزین‌کردن این روش‌ها با روش‌های کاربرد کود شیمیایی منجر به ارتقا سلامت غذایی و محیط می‌گردد (آلاداجیان 2007).

  آب مغناطیسی شده یک تکنولوژی سازگار با محیط زیست بوده و برای برنامه­های کاربردی کشاورزی قابل توصیه می‌باشد. عمده مواد غذایی در خاک توسط گیاه استفاده  نشده و هنگام آبیاری با آب معمولی مقدار کمی از مواد غذایی حل می‌شود و گیاه برای ادامه زندگی خود انرژی زیادی را صرف تولید ریشه‌های بیشتر می‌کند، لذا تغییر ویژگی­های آب امری کلیدی است استفاده از آب مغناطیسی شده منجر به تشکیل مولکول‌های زیاد در واحد سطح شده و حلالیت آن افزایش یافته که منجر به دسترسی بهتر عناصر برای گیاه می‌گردد (کیانی و همکاران 2008).

آب عبوری از یک میدان مغناطیسی، آب مغناطیسشده نامیده می­شود و برخی از ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی آب از جمله پیوندهای هیدروژنی، قطبیت، کشش سطحی، هدایت الکتریکی،pH  و محلولیت نمک­ها برای 24 تا 48 ساعت تغییر می‌کند (گریول و مهشواری 2011).

سازوکار تأثیر این ‌میدان‌ها بر سلول هنوز به خوبی شناخته نشده‌است و ازآنجایی که آب مهمترین مولکول تشکیل دهنده‌ی سلول زنده بوده و همه واکنش‌های بیوشیمیایی سلول در آب صورت می‌گیرد، این فرضیه را به وجود می‌آورد که شاید بخشی از تأثیر ایجاد شده در تیمار میدان مغناطیسی ناشی از اثر آن بر ویژگی­های مولکولی آب باشد (قناتی و همکاران 2007).

بیش از ۷۰ درصد مولکول­های آب ‌موجود در دمای محیط، به صورت نامنظم قرار گرفته­اند. در صورتی ‌که یک جسم دارای قدرت مغناطیسی با یکی از قطب­هایش، مثلاً قطب جنوب (دارای بار مثبت) به آب نزدیک شود، مولکول­های آب با قطب منفی به منبع مغناطیس نزدیک­تر و مولکول­‌های با بار مثبت از آن دور می­شوند، در این شرایط هیدروژن­های مثبت دارای نیروی بیشتری شده و مولکول­های کوچک­تری از آب تشکیل می‌شوند که باعث افزایش تعداد مولکول­های آب در واحد حجم و نیز افزایش قدرت حل­پذیری آب می­گردد (کیانی و همکاران 2008). کاهش کشش سطحی آب و تغییر pH توسط میدان مغناطیسی، سبب افزایش جریان مواد غذایی به سمت ریشه‌ها می­شود.

آب مغناطیسی مواد غذایی را در محدوده ریشه حل و موجب تحریک رشد گیاه می­شود. این امر موجب افزایش درصد رشد و راندمان در دوره زمانی کوتاه­تر حتی با مصرف آب و کود کمتر در بیشتر موارد است (زارعی و همکاران 2019). بر اثر مغناطیسی شدن آب مولکول‌های آب در واحد حجم افزایش  و بر خاصیت حل­کنندگی آن افزوده و توانایی آب برای جذب کاتیون‌ها و آنیون‌ها بیشتر شده و مقدار بیشتری از نمک‌ها به‌ویژه بی‌کربنات‌ها توسط گیاه جذب می‌شوند (نیکبخت و همکاران 1390).در نتیجه آبیاری گیاه با آب مغناطیسی جذب مواد غذایی توسط گیاهان را افزایش و در نتیجه رشد و عملکرد بیشتر می­شود (ران و همکاران 2009 ؛ هاشم آبادی و همکاران 2015).

در پژوهشی که با هدف تاثیر آب مغناطیسی‌شده روی کتان انجام شد، نتایج نشان داد استفاده از آب مغناطیسی منجر به افزایش مقادیر کلروفیل و آنتوسیانین شده‌‌ وروی خصوصیات کمی و کیفی گل‌ها نیز تاثیر معنی‌داری داشته که منجر به افزایش تولید گل گردید (امیرا و همکاران 2010). در مطالعه دیگر که روی گیاه گلرنگ، گیاهان تیمار شده با آب مغناطیسی، دارای درصد روغن بالاتری نسبت به گیاهان شاهد بودند (فاکناپی و همکاران 2009).

نتایج حاصل از برخی پژوهش‌ها حاکی از آن است که آب مغناطیسی‌شده تاثیر معنی­داری بر میزان صفات مورفولوژیکی نظیر حجم ریشه، تعداد گل، وزن تر وخشک وحتی ارتفاع گیاه داشته‌است (نیکبخت و همکاران 2011). در پژوهشی روی گیاه استویا انجام نشان‌داد که استفاده از آب مغناطیسی منجر به افزایش عرض و طول برگ شده  و وزن تر گیاه و برگ را افزایش داده‌است (احمدی و همکاران 2016). در در مطالعه ترکر و همکاران  (2007)، روی گیاه آفتابگردان آب مغناطیسی منجر به افزایش وزن خشک ریشه گردید. استفاده از تیمارآب مغناطیسی در ریحان نیز نشان داد که این تیمار بیشترین تاثیر را روی عملکرد داشته و به ترتیب افزایش 33 و 23 درصدی در وزن تر و خشک حاصل گردید (بانژاد 2013).  استفاده از میدان مغناطیسی برروی گیاه دارویی زنیان نیز افزایش عملکرد را نشان داد (مرغابی زاده و همکاران 2015). در پژوهشی دیگر روی گیاه پروانش ، استفاده از آب مغناطیسی منجر به افزایش ارتفاع و وزن تر بوته نسبت به حالت شاهد گردید (هاشم آبادی 2015). در گیاه کتان نیز کاربرد آب مغناطیسی موجب افزایش ارتفاع این گیاه گردیده‌است (عبدوالگادوس و هوزاین 2010).

میدان‌های مغناطیسی در ابعاد وسیعی بر گیاهان تأثیر می‌گذارند و امروزه تحریک گیاهان با استفاده از ‌میدان‌های مغناطیسی به عنوان راهی جهت افزایش کمیت و کیفیت عملکرد محصولات کشاورزی مورد توجه قرار گرفته‌است (مافی 2014). هدف از این پژوهش بررسی اثر آب مغناطیسی بر ویژگی‌های مورفولوژیکی، میزان ترکیبات شیمیایی و اسانس گیاه دارویی مرزه می‌باشد.

 

مواد و روش ها

تحقیق حاضر در دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز، در کرت هایی به ابعاد ۲×۲ متر و در قالب طرح بلوک­­­های کامل تصادفی با تیمار آب مغناطیسی‌شده با آهن­ربای 1/0  و 2/0 تسلا (تایید شده توسط دانشکده فیزیک) و شاهد هر کدام در چهار تکرار  انجام گرفت. تمامی مراحل داشت از جمله وجین علف هرز، تنک کردن، آبیاری انجام شد و در زمان تمام گل که بالاترین میزان اسانس گیاه دارویی مرزه در آن زمان وجود دارد، پس از حذف اثر حاشیه، اقدام به برداشت گردید. مشخصات خاک محل کشت در جدول 1 آمده‌است.

 

 

جدول 1- مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد آزمایش

درصد اشباع

هدایت الکتریکی (dS.m-1)

PH

 

 

کربن آلی (%)

نیتروژن (mg.kg-1)

فسفر

(mg.kg-1)

پتاسیم

(mg.kg-1)

شن

(%)

لای

(%)

رس

(%)

37

33/3

8/7

2/1

5/0

36

480

76

18

6

 

 

جهت اندازه‌گیری وزن تر ، پس از نمونه‌گیری از گیاهان با استفاده از ترازوی با دقت 01/0 اندازه‌گیری شد. سپس نمونه‌های  مورد نظر به مدت 48 ساعت در دمای 75 درجه سانتی­گراد در آون قرار گرفته و وزن خشک آن‌ها نیز اندازه‌گیری شد. به این ترتیب درصد ماده خشک با فرمول زیر محاسبه شد:

M2/M1×100=درصد ماده خشک

   در این فرمول M1= وزن تر نمونه و M2= وزن خشک نمونه می­باشد.

جهت اندازه گیری ارتفاع گیاهان،‌ تعداد 10 نمونه از هرکرت بصورت تصادفی انتخاب  و از سطح بستر تا جوانه انتهایی با خط کش اندازه و میانگین10 داده به عنوان ارتفاع هر تیمار در نظر گرفته ‌شد.

 از هر کرت 10 بوته انتخاب و تعداد گل شمارش و  میانگین 10 داده به عنوان تعداد گل هر کرت در نظر گرفته‌ شد.

جهت اندازه‌گیری میزان کلروفیل a، b، کل و کاروتنوئید از روش لیکچن هالر (2001) و با فرمول زیر محاسبه گردید:

 

 

Ca (µg/ml) = 16.72 A665.2 – 9.16 A652.4

Cb (µg/ml) = 34.09 A652.4 – 9.16 A665.2

C (X+C) (µg/ml) = (1000 A470 – 1.63 Ca – 104.96 Cb) / 221

Ca­= a کلروفیل      Cb­= b کلروفیل     C(X+C)­= کارتنوئیدها (گزانتوفیل+کاروتن)

 

 

برای اندازه‌گیری محتوای نسبی آب برگ (RWC) از برگ‌های جوان توسعه یافته نمونه برداری و بعد از انتقال به آزمایشگاه، از هر تیمار ۱۰ برگ و از هر برگ دو دیسک برگی تهیه  و بعد از توزین، دیسک‌های برگی به مدت 24 ساعت در آب مقطر در دمای یخچال قرار و مجددا توزین گردیدند. دیسک‌های توزین شده در آون به مدت 24 ساعت در دمای 75 درجه سانتی‌گراد نگهداری و بعد از 24 ساعت مجددا توزین شدند (بارز 1962).

 محتوای نسبی آب برگ=( وزن خشک - وزن تر)/ ( وزن خشک - وزن آماس).

  اندازه ­گیری فسفر به روش رنگ سنجی (وانادات- مولیبدات زرد) انجام شد. در این روش یون‌های ارتو فسفات در محیط اسیدی با محلول وانادات- مولیبدات کمپلکس زرد رنگ فسفو وانادومولیبدات را تشکیل می‌دهند. حداکثر جذب در طول موج 430 نانومتر دستگاه اسپکتروفتومتر مورد قرائت قرار گرفت (اولسن و سامرز 1982). اندازه­گیری پتاسیم به روش نشر شعله‌ای به وسیله دستگاه فلیم‌فتومتر (جونز 2001) و نیتروژن کل بافت گیاهی با استفاده از روش کجلدال (والینگ و همکاران 1989؛ راول 1994) انجام شد.

مقدار ترکیبات آنتوسیانین با استفاده از روش تغییرpH  تعیین شد. ابتدا دو میلی لیتر از عصاره استخراج شده گیاهی با 25 میلی‌لیتر محلول بافر دارای 1pH= که شامل مخلوط پتاسیم کلرید2/0 مولار و کلریدریک اسید 2/0 مولار بود به حجم رسانده شد.  سپس 2 میلی لیتر دیگر از این عصاره استخراج شده گیاهی با محلول بافر دارای 5/4 pH= که شامل مخلوط سدیم استات یک مولار و کلردیک اسید یک مولار بود به حجم 25 میلی لیتر رسانده‌ و جذب نمونه‌ها در طول موج510 و 700 نانومتر قرائت گردید (گیوستی 2000).

فعالیت آنتی اکسیدانی مرزه با روش DPPH و تغییرات در جذب محلول این ماده در ترکیب با عصاره متانولی گیاه در طول موج 517 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر قرائت شد.اندازه‌گیری فنل کل توسط معرف فولین­سیوکالچو و با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 720 نانومتر اندازه گیری شد. اسید گالیک به عنوان استاندارد برای رسم منحنی استاندارد به‌کار رفت. محتوای فنل کل عصاره­ها بر اساس میلی­گرم معادل اسید گالیک بر گرم وزن خشک گیاه گزارش شد (سینگلتون 1965).اندازه‌گیری فلاونوئید کل نیز به روش چانگ و همکاران (2002) انجام شد.

اسانس­گیری به روش تقطیر با آب با استفاده از دستگاه کلونجر به مدت 4-3 ساعت انجام و  درصد اسانس محاسبه شد. اجزای تشکیل دهنده اسانس و مقادیر آن با استفاده از دستگاه GC-MS مورد ارزیابی قرار گرفت. کروماتوگرافی گازی در این آزمایش از نوع Saturm مدل 3400 ستون DB-5 به طول 30 متر و قطر 25/0 میلیمتر و ضخامت لایه فاز ساکن 25/0 میکرولیتر بود. تکنیک کروماتوگرافی با گاز همراه طیف سنجی جرمی منجر به تهییج ذرات ماده مورد نظر از طریق بمباران آن‌ها توسط ذرات اشعه و سپس منجر به بررسی توده ذرات می‌گردد. آنالیز داده‌ها و تست نرمال بودن آن‌ها توسط نرم افزار SPSS22 انجام شد. مقایسه میانگین داده‌ها با استفاده از آزمون دانکن و رسم نمودارها با استفاده از نرم افزارExcell 2010  صورت گرفت.

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس داده‌ها (جدول 2) نشان داد که تاثیر تیمار آب مغناطیسی بر وزن تر، ارتفاع گیاه و تعداد گل مرزه در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار شد. با توجه به نتایج جدول 3، استفاده از آب مغناطیسی موجب افزایش اندازه و میزان وزن تر و ارتفاع گیاه دارویی مرزه نسبت به آب معمولی گردید.


جدول2- نتایج تجزیه وارایانس اثر آب مغناطیسی بر ویژگی‌های مورفولوژیکی گیاه دارویی مرزه

میانگین مربعات

 

 

 

درصد ماده خشک

محتوای نسبی آب برگ

تعداد شاخه جانبی

تعداد گل

ارتفاع

وزن خشک

وزن تر

درجه آزادی

منابع تغییر

ns 60/141

ns 576/96

ns 841/2

*055/61

**975/339

ns 59/524

**14/77875

2

آب مغناطیسی

56/110

896/141

512/4

522/13

714/33

15/160

98/7324

9

خطا

25/11

82/9

43/3

13/14

55/12

8/6

03/13

ضریب تغییرات (%)

ns غیر معنی‌دار، *، ** به ترتیب معنی‌دار در سطح احتمال 5% و 1% می­باشد.

 

 

استفاده از آب مغناطیسی سبب عبور آسان آب و مواد از غشای سلول گیاهی می‌شود (الگوزری ویانو 2006) که این امر می‌تواند موجب افزایش جذب آب و در نتیجه افزایش وزن تر گیاه گردد. مغناطیسی کردن آب، پارامترهای رشد، هورمون‌های رشدی، کارایی انتقال مواد غذایی را بهبود می‌بخشد (دسوزا و همکاران 2006؛ عبدوالگادوس و هوزاین 2010). همچنین مشخص گردیده ‌است تیمار با آب مغناطیسی هورمون سیتوکینین را افزایش می‌دهد که این هومون نیز به نوبه خود منجر به تقسیم سلولی و رشد ساقه می‌‌شود (هوزاین و عبدوالگادوس 2010).

مطالعات انجام شده بر استویا (احمدی و همکاران 2016)، نخود و نخود فرنگی (گراول و ماهشواری 2011)، نخود و لوبیای چشم بلبلی (صادقی پور و آقایی 2013) بیانگر تاثیر مثبت استفاده از آب مغناطیسی بر ارتفاع، وزن و عملکرد بوده است.

از آن جا که برداشت مرزه به منظور کاربرد دارویی و اسانس گیاه در مرحله گل­دهی انجام می‌شود و گل­دهی بیشتر نشان دهنده خواص دارویی بالاتر آن می­باشد، استفاده از آب مغناطیسی در این آزمایش موجب افزایش نزدیک به چهار برابری تعداد گل در تیمار آب مغناطیسی 2/0 تسلا (9/10) در مقایسه با شاهد (73/2)  گردید(جدول 3). میدان مغناطیسی سلول‌های مریستمی را  تحت تاثیر قرار داده و با تغییر دادن واکنش‌های متابولیکی، سیستم‌های سیگنال دهنده چرخه سلول، رونویسی و سنتز پروتئین ها موجب پاسخ بیولوژیکی متفاوت در گیاه می‌شود (اسمیت و همکاران 2003). دانشمندان معتقدند که استفاده از آب مغناطیسی چرخه رسیدن به مرحله زایشی محصولات را با پویاسازی آب بین ترکیب ذرات رس و هوموس خاک افزایش می‌دهد (آلاداجیان 2007؛  رجبی و همکاران 2009؛ فیرک و همکاران 1996). در پژوهشی که روی گیاه پروانش انجام شد استفاده از آب مغناطیسی منجر به افزایش معنی­دار تعداد شاخه و گل این گیاه گردید (هاشم آبادی 2015).


 

جدول 3- مقایسه میانگین اثر تیمار با آب مغناطیسی بر برخی صفات رویشی

وزن تر (g.m-2)

ارتفاع بوته (cm)

تعداد گل

 

08/159 b

  63/42b

73/2 b

شاهد

42/258 b

2/45 b

95/7 ab

1/0 تسلا

59/434 a

72/59 a

9/10 a

2/0 تسلا

 

 

این اثرات مثبت ممکن است به بهبود کارایی مصرف آب، نفوذپذیری غشا، تقسیم سلولی (علیوردی 2015)، افزایش هدایت روزنه‌ای (صادقی‌پور و آقایی 2013)، میزان ایندول-3-استیک اسید (تورکر و همکاران 2007)، میزان جیبرلیک‌اسید (دالیا و همکاران 2009)، رشد بهتر ریشه (ماهشواری و گراول 2009) و بهبود ظرفیت جذب آب (گارسیا رینا و پاسکوال 2001) مرتبط باشد.

افزایش 23-13 درصدی محصول برنج آبیاری شده با آب مغناطیده گزارش شده‌ و این افزایش همراه با اثر تحریکی آب مغناطیده بر تنظیم‌کننده­های داخلی مانند اکسین و تولید هورمون­های محرک رشد گیاه مانند سایتوکینن­ها بوده است (قناتی و همکاران 2007).

باتوجه به نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها (جدول 4) مشخص گردید تیمار با آب مغناطیسی بر کلروفیلa ، کلروفیلb، کلروفیل کل و کاروتنوئید تاثیر معنی­داری نداشته‌است. یون پتاسیم منجر به افزایش کارایی فتوسنتز به وسیله افزایش کلروپلاست سلول­ها شده (گاریکا-رنیا وآرزا 2001) و احتمالا به‌علت آبشویی عنصر پتاسیم در این آزمایش در اثر تیمار با آب مغناطیسی به‌علت افزایش یون‌های محلول (سلیها 2005). میزان کارایی فتوسنتز و کلروفیل کاهش یافت. همچنین به نظر می‌رسد در برخی گیاهان مثل خرما، با رسیدن میزان  کلروفیل گیاه تا حد مشخص، استفاده از ترکیباتی که موجب افزایش کلروفیل می شوند، مثمر ثمر نخواهد بود،. این در حالی است که گیاهانی همچون سیب با اعمال تیمار همواره کلروفیل‌ آن‌ها نیز افزایش می‌یابد (دوبرانسکی و همکاران 2014). به‌علت تغییر نکردن میزان رنگیزه‌های گیاه دارویی مرزه علی‌رغم تیمار آب مغناطیسی احتمالا این گیاه نیز به حد نصاب کلروفیل خود رسیده‌‌است و با اعمال تیمار تغییری در آن رخ نمی‌دهد.

 

 

جدول 4-  نتایج تجزیه واریانس اثر آب مغناطیسی بر غلظت عناصر ازت، فسفر و پتاسیم گیاه دارویی مرزه

نیتروژن

پتاسیم

فسفر

درجه آزادی

منابع تغییر

*838/0

ns 645/68

 ns196/13

2

آب مغناطیسی

173/0

428/50

170/4

9

خطا

 

 

 

 

 

 

اثر کاربرد تیمار آب مغناطیسی بر غلظت عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم گیاه دارویی مرزه

باتوجه به نتایج حاصل ازتجزیه واریانس داده‌ها مشخص گردید که تیمار آب مغناطیسی تاثیر معنی­داری در سطح احتمال 5 درصد بر میزان نیتروژن گیاه دارویی مرزه دارد.  به‌عبارتی می‌توان بیان کرد که تیمار با آب مغناطیسی منجر به افزایش میزان غلظت  نیتروژن گیاه بدون استفاده از کودهای شیمیایی می‌گردد.

 

 

 

شکل 1-  میانگین درصد غلظت نیتروژن گیاه مرزه در سطوح مختلف مغناطیسی

 

 

آب مغناطیسی بر جذب عناصر بسیار موثر بوده و افزایش در جذب مواد مغذی به وسیله تیمار مغناطیسی نیز گزارش شده‌است (دوئارت و همکاران 1997). تیمار مغناطیسی با القا الکتریکی بر آب،  باعث جذب یون‌های با بار مخالف و دفع یون‌های آب با بار موافق  می­گردد. در نتیجه منجر به حل پذیری بیشتر عناصر مغذی شده و جذب عناصر تسهیل خواهد شد (زارعی و همکاران 2019).

در بررسی‌های انجام گرفته بر روی گیاه گوجه فرنگی مشخص گردید آب مغناطیسی منجر به افزایش جذب نیتروژن گیاهی می‌شود (دوئارت و همکاران 1997).

استفاده از میدان مغناطیسی در این پژوهش سبب بهبود جذب نیتروژن شد. یکی از دلایل ممکن، برای بهبود این ویژگی­­ها می­تواند به تغییر در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ریزوسفر (هوزاین و عبدولگادوس 2010)، خصوصیات آناتومیکی (سلیم و ال نادی 2011) و فرایندهای بیوشیمیایی گیاه (داوی و همکاران 2009) مرتبط باشد. می‌توان گفت استفاده از میدان مغناطیسی سبب افزایش ظرفیت نگهداری آب خاک و متعاقب آن سبب افزایش دسترسی مواد غذایی خاک می­شود. نوران و همکاران (1996) تفاوت­هایی در تخلیه عناصری چون نیتروژن (نیترات)، فسفر، پتاسیم، کلسیم و منیزیم توسط گیاه از خاک آبیاری شده با آب مغناطیس در مقایسه با آب معمولی مشاهده نمودند. آب مغناطیسی شده به علت کشش سطحی کمتر، حلالیت بالایی داشته و در نتیجه قدرت جذب عناصر تغذیه‌ای مانند نیتروژن توسط گیاهان آبیاری شده با آب مغناطیسی بیشتر می‌شود (قناتی و همکاران 2007).

 

 

 

جدول 5- تجزیه واریانس اثر اب مغناطیسی بر فنل، فلاونوئید، آنتوسیانین، فعالیت آنتی اکسیدانی و اسانس

 گیاه دارویی مرزه

درصد اسانس

حجم اسانس

آنتی اکسیدان

آنتوسیانین

فلاونوئید

فنل

درجه آزادی

منابع تغییر

**31/0

**071/0

ns 173/144

ns 474/2045

*000/0

**000/0.

2

آب مغناطیسی

042/0

008/0

245/46

842/648

351/5

831/1

9

خطا

 


اثر کاربرد تیمار آب مغناطیسی بر برخی خصوصیات بیوشیمیایی گیاه دارویی مرزه

با توجه به آنالیز نتایج جدول 5 استفاده از آب مغناطیسی تاثیر معنی‌داری در سطح یک درصد بر میزان فنل کل گیاه مرزه داشت و منجر به افزایش مقدار فنل (0.091 میلی گرم در لیتر) نسبت به شاهد (0.082 میلی گرم در لیتر) شد.

 

 

 

شکل 2- میانگین مقدار فنل کل و فلاونوئید گیاه دارویی مرزه در سطوح مختلف آب مغناطیسی

 

 

باتوجه به افزایش غلظت نیتروژن گیاه دارویی مرزه در تیمار با آب مغناطیسی به‌نظر می‌رسد آب مغناطیسی با تاثیر روی جذب نیتروژن منجر به افزایش محتوای فنل کل گیاه ‌گردیده است.

باتوجه به نتایج حاصل از تجزیه واریانس داد‌ه‌ها مشخص گردید تیمار آب مغناطیسی تاثیر معنی‌داری در سطح 5 درصد بر فلاونوئید کل گیاه دارویی مرزه داشت. با توجه به نمودار یک مقایسه میانگین داده‌ها افزایش در تیمار 2/ 0 (0.0226) و 1/0 (0.0153) تسلا آب مغناطیسی نسبت به شاهد (0.0046) میلی گرم بر لیتر را نشان می‌دهد.  

در بررسی­های انجام شده تاثیر مثبت میدان مغناطیسی بر میزان فلاونوئید در بادرنجبویه (پوراکبر و عباس زاده، 2015) و میزان فنل کل درآلوئه‌ورا (عباس زاده 2014) مشاهده شده‌است. علت آن می‌تواند تاثیر میدان‌های الکترومغناطیس بر تبادل یون‌ها در غشا و یا تاثیر بر آنزیم‌های دخیل در فرایند متابولیکی باشد.

بر طبق نتایج به‌دست آمده میدان مغناطیسی  منجر به افزایش آنزیم PAL در گیاه توتون شده‌است (تربی و همکاران، 2007) و از آن‌جا‌که این آنزیم در مسیر فنیل پروپانوئیدی جهت تولید فلاونوئید‌ها نقش دارد، لذا به‌نظر می‌رسد احتمالا این تیمار منجر به افزایش آنزیم PAL  در گیاه دارویی مرزه گشته و نهایتا منجر به افزایش فلاونوئید این گیاه شده‌‌است.

نتایج حاصل از تجزیه واریانس داد‌ه‌ها در جدول 5 نشان داد که تیمار آب مغناطیسی تاثیر معنی­داری در سطح 5 درصد بر میزان درصد وزنی اسانس گیاه دارویی مرزه داشت.

کاربرد منابع مختلف نیتروژن بر خصوصیات کمی و کیفی گیاه مرزه اثر مثبتی داشته و سبب افزایش معنی­دار عملکرد اسانس در واحد سطح نسبت به شاهد شده است (مکی زاده تفتی و همکاران 2012). از آنجایی‌که در این پژوهش تیمار با آب مغناطیسی موجب افزایش غلظت نیتروژن بدون استفاده از کود‌های شیمیایی  شده، لذا به‌نظر می‌رسد همین امر منجر به افزایش اسانس در این گیاه باشد.

 

 

 

شکل 3- میانگین درصد اسانس گیاه دارویی مرزه در سطوح مختلف آب مغناطیسی

 


اجزای اسانس

بر اساس نتاج بدست آمده از تجزیه ترکیبات اسانس توسط GC-MASS میزان اجزای تشکیل دهنده اسانس به شرح ذیل می‌باشد.

باتوجه به ترکیبات فوق درصد ترکیبات مهمی همچون آلفا پینن، بتاپینن، کارواکرول و گاما ترپینن در سطوح مغناطیسی بیشتر از آب معمولی بود. البته تنوع ترکیبات موجود در آب معمولی بیشتر از آب مغناطیسی بود که به علت مقادیر پایین در جدول آورده نشده است.

کارواکرول یک مونوترپن فنولی است که دارای خاصیت آنتی اکسیدانی، ضدباکتریایی، ضدمیکروبی بوده و همراه با گامـا تـرپینن، ترکیب اصلی اسانس مرزه تابستانه را تشکیل می دهد (عباسی و همکاران 2005). در این پژوهش میزان کارواکرول در حالت آب مغناطیسی 2/0 تسلا نسبت به شاهد افزایش پیدا کرده‌است. نتایج حاصل از پژوهشی که روی گیاه دارویی آویشن انجام شد، نشان داد استفاده از کود نیتروژن توانست میزان کارواکرول این گیاه را افزایش دهد (جباری و همکاران 2009)  تیمار آب مغناطیسی در این پژوهش منجر به افزایش غلظت نیتروژن در گیاه  گردید و به‌نظر می رسد به همین علت احتمالا میزان کاراکرول این گیاه نیز افزایش یافته‌‌است.

بتاپینن و آلفا پینن جز دسته مونوترپن‌های دوحلقه‌ای بوده که در صنعت اسانس به‌عنوان ترکیبات پایه‌ای اتر‌های روغنی به‌شمار می‌روند. این دو ترکیب ایزومر هم بوده و در واکنش‌های مختلف از جمله ایزومریزاسیون، اکسیداسیون، هیدراسیون و  اسیتیلاسیون شرکت دارند. هر دو ترکیب آلفا و بتا پینن دارای اثرات ضد میکروبی روی باکتری‌های گرم مثبت و منفی همچنین اثرات ضد قارچی می‌باشند (دهار و همکاران 2014). با توجه به نتایج جدول 6 تیمار با آب مغناطیسی توانسته این دو ترکیب مهم را نسبت به حالت شاهد افزایش دهد.

 

 


جدول 6- اجزای ترکیبات اسانس در سطوح مختلف مغناطیسی

2/0 تسلا

1/0 تسلا

شاهد

KI

ترکیب

شماره

۱/4

۹۴/۱

۳۴/۰

930

α-thujene

1

۱۶/۱

۱۳/۱

۲۵/۰

939

α-pinene

2

99/0

-

-

948

β-phellendrene

3

14/0

-

-

954

camphene

4

25/0

-

-

975

sabinene

5

90/0

62/0

13/0

979

β-pinene

6

54/2

76/1

48/0

991

β-myrcene

7

73/0

49/0

12/0

1003

α-phellandrene

8

15/6

52/4

35/1

1017

α-terpinene

9

25/5

10/3

20/1

1025

p-cymene

10

98/26

59/25

79/13

1060

γ-terpinene

11

97/0

97/0

-

1070

(cis)-sabinene hydrate

12

29/0%

-

-

1098

(trans)-sabinene hydrate

13

22/0

-

-

1177

terpinene-4-ol

14

17/0

15/0

14/0

1290

thymol

15

99/48

49/47

67/46

1299

carvacrol

16

56/0

46/0

78/0

1413

β-caryophyllene

17

-

-

52/0

1500

bicyclogermacrene

18

66/1

71/0

94/0

1506

β-bisabolene

19

89/0

18/0

35/0

1576

spathulenol

20

 

 

گاما ترپینن جز ترکیبات اصلی مرزه بخصوص مرزه تابستانی می‌باشد (مکی زاده و همکاران 2012) که در صنایع دارویی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش باتوجه به نتایج ذکر شده در جدول شش، درصد گاماترپینن در تیمار با آب مغناطیسی 2/0 تسلا و 1/0 نزدیک به دو برابر حالت شاهد شده‌است.

اسانس­ها از دو مسیر بیوسنتزی موالونات[1] و اسید شیکیمیک[2] منشا می‌گیرند (گانگ و همکاران 2001). مسیر موالونات با فتوسنتز، آسیمیلاسیون و رشد مرتبط است و نهایتاً منجر به تولید ترپنوییدها می‌شود (اگرچه ترپنوییدها توسط مسیر فسفات متیل­اریتریتول[3] نیز تولید می‌شوند)، در حالی‌که اسید شیکیمیک به وسیله فعالیت فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز انجام می‌گیرد و منجر به تولید ترکیبات فنولی می‌شود. با افـزایش میـزان اسـانس در اثـر مصـرف تیمارهـای مختلـف کـود نیتـروژن مـی‌تـوان گفـت اسانس­ها ترکیب­های ترپنوئیدی بوده و واحدهای سـازنده آنها نیازمند ATP و NADPH هستند و حضور عناصـری نظیـر نیتـروژن و فسفر برای تشکیل ترکیب­هـای اخیـر ضـروری مـی باشـد (لومیس و کورتئا ‌1972).

نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که تیمار با آب مغناطیسی می‌تواند بدون استفاده از کود‌های شیمیایی منجر به افزایش جذب برخی عناصر مهم همچون نیتروژن در گیاه گردد که با توجه به تاکید بر تولید ارگانیک گیاهان دارویی،‌ می‌تواند مورد توجه قرار بگیرد. هرچند انجام آزمایش‌های مختلف با مغناطیده های مختلف  باعث دستیابی به نتایج مطلوب‌تر می­گردد. تیمار آب مغناطیسی باعث افزایش ترکیبات مهمی همچون فنل، فلاونوئید، گاما ترپینن، کارواکرول، آلفا و بتا پینن و درصد اسانس گردد که از نظر صنایع دارویی بسیار حائز اهمیت خواهد بود.

 

سپاسگزاری:

      بدین وسیله از دست اندرکاران مجموعه ایستگاه آموزشی و تحقیقاتی خلعت پوشان و جناب آقای مهندس جهانگیری کمال تشکر را داریم.


[1]- Mevalonate pathway

[2]- Shikimic acid pathway

[3]- Methylerythritol phosphate pathway

References

Abasi Kh, Sefidkon F, Eieni Y. 2005. Comparison between total of essential oil of two species of Satureja with use of Clevenger apparatus and supercritical fluid methods. Journal of Medicinal and Aromatic plants, (21)3: 307-318. (In Persian).
Abbaszadeh R, Masoumian M, Sarami Sh, Noorzavian A and Mir Safi FS. 2014. Study of the effect of electromagnetic field on the production of total aloe vera phenol. 3rd Iranian Conference on Electromagnetic Engineering. (In Persian).
Abdul Qados AMS and Hozayn M. 2010. Response of growth, yield, yield components and some chemical constituents of flax for irrigation with magnetized and tap water. World Applied Science Journal, 8(5): 630-634.
Ahmadi M,  Ghasemnezhad A,  Sadeghi Mahoonak A and Rezaie Asl A. 2016. Effect of Magnetized and Saline Water on the Biomass yield of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni.). Advances in Bioresearch, 7(1): 158-166. (In Persian).
Aladjadjiyan A. 2007. The use of physical methods for plant growing stimulation in Bulgaria.  Journal of Central European Agriculture, 8: 369-380.
Algozari H and Yao A. 2006. Effect of magnetizing of water and fertilizers on the some chemical  paramerers of soil and growth of maize. M.Sc. Thesis, University of Baghdad. Iraq and Signaling. New York. USA Elsevier.
Aliverdi A, Parsa M and Hammami H. 2015. Increased soyabean-rhizobium symbiosis by magnetically treated water. Biological Agriculture and Horticulture, 31(3): 167-176.
Amira MS, Qados A and Hozayn M. 2010. Response of growth, yield, yield components, and some chemical constituents of flax for irrigation with magnetized and tap water. World Applied Sciences Journal, 8: 630–634.
Banejad H, Mokari Gahroodi, E, Esnaashari M and Liaghat AM. 2013. Assessment of the interaction of magnetic water and salinity on yield and components of Basil plant. Iranian Journal of irrigation and Drainage, 7(2): 178-183. (In Persian).
Barrs HD and Weatherley PE. 1962. A re-examination ofthe relative turgidity technique for estimating water deficits in leaves. Aust, The Journal of Biological Science, 15: 413-428.
Chang C, Yang M, Wen H, Cher J. 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analaysis, 10: 178-182.
Dalia AS, Gendy AA, Maria AM and Mousa EM. 2009. Response of pepper plants (Capsicum annuum L.) to magnetic technologies. In: Proceedings of the first Nile Delta Conference on Export Crops.
De Souza A, Gani P, Sueiro L, Gilart F, Porras E and Licea L. 2006. Pre-Sowing magnetic treatment of tomato seeds increase the growth and yield of plants. Bioelectromagnetics, 27: 247-257.
Dhar P, Chan P, Cohen DT, Khawam F, Gibbons S, Snyder-Leiby T, Dickstein E, Rai PK and Watal G. 2014. Synthesis, antimicrobial evaluation, and structure-activity relationship of α-pinene derivatives. Journal of Agricultural Food Chemistry, 62(16): 3548-3552.
Dhawi F, Al-Khayri JM and Hassan E. 2009. Static magnetic field influence on elements composition in date palm (Phoenix dactylifera L.). Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 5: 161–166.
Dobránszki J and Mendler-Drienyovszki, N. 2014. Cytokinin-induced changes in the chlorophyll content and fluorescence of in vitro apple leaves. Journal of plant physiology, 171(16): 1472-1478.
Duarte Diaz CE, Riquenes JA, Sotolongo B, Portuondo MA, Quintana EO, Perez R. 1997. Effects of magnetic treatment of irrigation water on the tomato crop. Science Horticultural Abstracts, 69: 494.
Faqenabi F, Tajbakhsh M, Bernoosi I, Saber-Rezaii M, Taheri F, Parvizi S, Izadkhan M, Hasanzadeh Gorttapeh A and Sedqi H. 2009. The effect of magnetic field on growth, development of safflower and its comparison with others treatment. Journal of Biological Sciences, 4(2): 174-178.
Gang DR, Wang J, Dudareva N, Hee NK and Simon JE. 2001. An investigation of the storage and biosynthesis of phenylpropanes in sweet basil. Plant Physiology, 125: 539–555.
Garcia-Reina F and Arza PL. 2001. Influence of a stationary magnetic field on water relations in lettuce seeds. Part I: Theoretical considerations. Journal of Bioelectro magnetics, 22: 589-595.
Ghanati F,  Abdolmaleki P, Vaezzadeh M, Rajabbeigi E and Yazdani M. 2007. Application of magnetic field and iron in order to change medicinal products of Ocimum basilicum. Environmentalist, 27: 429–434.
Giusti MM. Rodriguez Soana LF, Baggett JR. Reed GL, Durst RW and wrolestad RE. 1998. Anthocyanin pigment composition of red radish cultivars as potential food colorants. Journal of Science, 47: 4631-4637.
Grewal HS and Maheshwari BL. 2011. Magnetic treatment of irrigation water and snow pea and chickpea seeds enhances early growth and nutrient contents of seedlings. Bioelectromagnetism, 32: 58–65.
Grewal HS and Maheshwari BL. 2011. Magnetic treatment of irrigation water and snow pea and chickpea seeds enhances early growth and nutrient contents of seedlings. Journal of Bioelectro magnetics, 32: 58-65.
Hajhashemi V Ghannadi A and PezeshkianS K. 2002. Antinociceptive and anti-inflammatory effects of Satureja hortensis L. extracts and essential oil. Journal of Ethnopharmacology, 82: 83–87.
Hashenmabadi D, zaredost F and solimandarabi j. 2015. The effect of magnetic water and irrigation intervals on the amount of the nutrient elements in soil and aerial part of previwikel (Catarantus Roseus L.). Journal of Ornamental Plants, 5(3): 2251-6441. (In Persian).
Hozayn M and Abdul Qados AMS. 2010. Irrigation with magnetized water enhances growth, chemical constituent and yield of chickpea (Cicer arietinum L.). Agriculture and Biology Journal of North America, 32: 2151-7525.
Jabbari R, Amini Dehaghi M, Modares Sanavy MA and Kordenaeej A. 2009. Effects of Application Methods of Nitrogen Fertilizer in Semi-Arid and Moderate Cool Conditions on Morphological and Composition on Thyme (Thymus vulgaris L.). Journal of Crop Breeding, 1(3): 78-94. (In Persian).
Jones J. 2001. Laboratory Guide for Conducting Soil Tests and Plant Analysis. CRC Press, LLC. USA.
Kiani A and Asadi ME. 2008. Using saline water for wheat production and investigation of accumulation solute trend in soil profile. Pajouhesh & Sazandegi, 80: 128-137. (In Persian).
Lichtenthaler HK and Buschmann C. 2001. Current Protocols in Food Analytical Chemistry. Unit F4.3.1-F4.3.8.
Loomis WD and Corteau R. 1972. Essential oil biosynthesis. Recent advances Phytochemistry, 6: 147-185.
Maffei ME. 2014. Magnetic field effects on plant growth, development, and evolution. Frontiers in Plant Science, 5: 445.
Maheshwari BL and Grewal HS. 2009. Magnetic treatment of irrigation water: Its effects on vegetable crop yield and water productivity. Agricultural Water Management, 96: 1229-1236.
Makkizadeh M, Chaichi M, Nasrollahzadeh S and Khavazi K. 2012. Effect of different types of nitrogen fertilizers on quantitative and qualitative characteristics of Satureja hortensis L. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 28(2): 330-341. (In Persian).
Marghabeizadeh GH, Gharineh MH, Fathi GH, Abdali AR and Farbod M. 2015. Effect of ultrasound waves and magnetic field on germination, growth and yield of Carum copticum (L.)C. B. Clarke in lab and field conditions. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 30(4):539-560. (In Persian).
Nikbakht J and Rezaee E. 2011. Effect of different levels of magnetized wastewater on yield and water use efficiency in Maize and some of soil physical properties. Iranian Journal of Soil and Water Research, 48(1):63-75. (In Persian).
Nikbakht J, Khandeh Rouyan M, Tavakkoli A and Taheri M. Effect of magnetic irrigation on germination and early growth characteristics of maize (Zea mays). Agronomy Journal (Pajouhesh & Sazandegi), 104: 141-147. (In Persian).
Noran R, Shani R and Lin I. 1996. The effect of irrigation with magnetically treated water on the translocation of minerals in the soil. Magnetic and Electrical Separation, 7: 109–122.
Olson, SR, Sommeres LE. 1982. Phosphorus. In page Al, Miller R.H. keeney D.R.(eds) Methods of soil Analysis. American Society of Agronomy, Madison.
Omidbaigi R. 2011. Approaches to Production and Processing of Medicinal. (In Persian).
Phirke PS, Patil NN, Umbarkar SP and Dudhe YH. 1996. The application of magnetic treatment to seeds: methods and responses. Seed Science and Technology, 24(2): 365-373.
Pourakbar L and Abedzadeh M. 2015. Investigating the effects of magnetic field and salicylic acid on Melissa officinalis (Lamiaceae) under UV-B stress. Nova Biologica Reperta, 1 (2): 40-56.
Rajabi R, Noorhosseini Niyaki SA and Masjedi H. 2009. Approach of magnetic water application in sustainable agriculture of Iran. In: Proceeding of 5thCongress of New Ideas to Agriculture. Islamic Azad University of Khorasgan (Esfahan). (In Persian).
Rowell DL. 1994. Soil Science: Method and Application. Longman Scientific and Technical, Wiley, UK, P. 350.
Sadeghipour O and Aghaei P. 2013. Improving the growth of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) by magnetized water. Journal of Biodiversity and Environmental Science, 3: 37–43.
Saliha BB. 2005. Bioefficacy testing of GMX online magnetic water conditioner in grapes var. muscat. Tamil Nadu agricultural university. Project Completion Project.
Selim AFH and El-Nady MF. 2011. Physio-anatomical responses of drought stressed tomato plants to magnetic field. Acta Astronautica, 69: 387–396.
Singleton VL, Rossi JA. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungtic acid reagent. American Journal of Enology and Viticulture, 16(3): 144-58.
Smith C, Coetzee PP and Meyer JP. 2003. The Effectiveness of a Magnetic Physical Water
Treatment Device on Scaling in Domestic Hot-Water Storage Tanks. Water SA, 29(3): 231- 236.
Trebbi G, Borghini F, Lazzarato L, Torrigiani P, Calzoni GL and Betti L. 2007. Extremely low frequency weak magnetic fields enhance resistance of NN tobacco plants to tobacco mosaic virus and elicit stress-related biochemical activities. Bio-electromagnetics, 28: 214–223.
Turker M, Temirci C, Battal P and Erez ME. 2007. The effects of an artificial and static magnetic field on plant growth, chlorophyll and phytohormone levels in maize and sunflower plants. Journal of Phyton Annales Rei Botanicae, 46: 271–284.
Waling I, Vark WV, Houba VJ and Van der lee JJ. 1989. Soil and plant analysis, a series of syllabi. Part 7. Plant Analysis Procedures. Wageningen Agriculture University, Netherland.
JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE AND SUSTAINABLE PRODUCTION
Volume 31, Issue 1
January 2021
Pages 163-176

Files

Share

How to cite

Statistics