بررسی کمی و کیفی موسیلاژ بالنگوی شهری (Lallemantia iberica(MB) Fischer & Meyer) با کاربرد کودهای شیمیایی مرسوم و نانو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه

2 اگروتکنولوژی- اکولوژی گیاهان زراعی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه

10.22034/saps.2021.13103

چکیده

چکیده
مقدمه و هدف: در کشاورزی مرسوم کاربرد بیش از حد کودهای شیمیایی در مقیاس وسیع باعث کاهش کارایی مصرف عناصر غذایی و مشکلات زیست محیطی جدی از قبیل آلودگی آب­ و خاک، فرسایش ژنتیکی، فرسایش خاک، تخلیه عناصر غذایی، اسیدی شدن خاک­ها و سایر موارد شده است. امروزه به منظور رسیدن به کشاورزی پایدار بهمراه عملکرد بیشینه و کمترین خسارت زیست‌محیطی، می­توان از روش­های دیگر کوددهی (استفاده از نانو کودها) استفاده کرد تا عناصر عناصر غذایی مورد نیاز برای رشد و تولید محصول فراهم شود و هم ساختار خاک در شکل مطلوب حفظ شود.
 
مواد و روش­ها: به‌منظور بررسی اثرات کاربرد نانوکودهای ماکرو و میکرو بصورت جداگانه و تلفیقی با  کودهای شیمیایی بر میزان و ترکیبات موسیلاژ گیاه دارویی بالنگوی شهری (Lallemantia iberica)، آزمایشی به صورت طرح بلوک­های کامل تصادفی با هفت تیمار و سه تکرار در مزرعه‌ تحقیقاتی دانشگاه مراغه در سال 1398 اجرا شد. تیمارهای شامل کاربرد 100 درصد کود شیمیایی مرسوم (اوره و سوپرفسفات تریپل به‌ترتیب با مقادیر 150 و 100 کیلوگرم در هکتار)، 100 درصد نانوکود ماکرو (نانو کلات نیتروژن، فسفر و پتاسیم)،100 درصد  نانوکود میکرو (نانو کلات آهن، روی و منگنز)، 50 درصد نانوکود ماکرو+ 50 درصد نانوکود میکرو، 50 درصد کود شیمیایی+ 50 درصد نانوکود ماکرو، 50 درصد کود شیمیایی+ 50 درصد نانوکود میکرو و 50 درصد کود شیمیایی+ 25 درصد نانوکود ماکرو+ 25 درصد نانو کود میکرو بودند. نانوکودهای مورد استفاده قبل از مرحله گلدهی محلول‌پاشی شدند.
 
یافته­ها: نتایج نشان داد که بیشترین (3/581 کیلوگرم در هکتار) و کمترین (3/321 کیلوگرم در هکتار) عملکرد دانه بالنگو به‌ترتیب با کاربرد 50 درصد کود شیمیایی+ 25 درصد نانوکود ماکرو+ 25 درصد نانوکود میکرو و کاربرد جداگانه 100 درصد نانوکود میکرو مشاهده شد. همچنین بالاترین میزان درصد و عملکرد موسیلاژ با کاربرد تلفیقی تیمار کود شیمیایی با نانوکودهای ماکرو میکرو بدست آمد. نتایج همبستگی و تجزیه به مؤلفه­های اصلی نشان داد که همبستگی مثبت و معنی­داری بین عملکرد دانه، درصد و عملکرد موسیلاژ وجود داشت. آنالیز ترکیبات موسیلاژ نشان داد که بیشترین میزان گلوکرونیک اسید، آرابینوز، رافینوز، رامنوز، گالاکتوز، گزایلوز و گلوکوز با کاربرد تلفیقی 50 درصد کود شیمیایی به همراه 25 درصد نانوکود ماکرو و 25 درصد نانوکود میکرو حاصل شد.
نتیجه­گیری: بطور کلی نتایج نشان داد که کاربرد تلفیقی 50 درصد کود شیمیایی به همراه 25 درصد نانوکود ماکرو و 25 درصد نانوکود میکرو به عنوان یک روش جدید در تولید و کشت گیاهان دارویی، می­تواند به بهبود عملکرد کمی و کیفی بالنگوی شهری تحت شرایط دیم منجر شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assesment of Dragon’s head (Lallemantia iberica (MB) Fischer & Meyer) Mucilage Quantity and Quality by Application of Conventional Chemical and Nanofertilizers

نویسندگان [English]

  • Abdollah Javanmard 1
  • Ali Ostadi 2
  • Yosef Nasiri 1
چکیده [English]

 
Abstract
Background and Objective:Excessive use of chemical fertilizers in conventional agriculture on the large-scale decreased the nutrient use efficiency and caused serious environmental problems such as soil and water pollution, genetic erosion, soil erosion, mineral depletion, soil acidification and other issues. Today, to achieve sustainable agriculture with maximum yield and minimum environmental risks, other methods of fertilization (use of nanofertilizers) can be used to provide necessary nutrients for plant growth and yield production, while preserved the soil structure in good shape and the environment clean.
 
Material and Methods: In order to investigation of the effects of sole and integrative application of chemical and nano chelated fertilizers on the quantity and quality of dragon’s head, a field experiment study was laid out based on the randomized complete block design (RCBD) with seven treatments and three replications at the faculty of Agriculture, University of Maragheh, Iran, in 2019. The treatments were 100% chemical fertilizer (N and P), 100% macro nanofertilizer (nano chelated N, P and K), 100% micro nanofertilizer (nano chelated Fe, Zn and Mn), 50% macro nanofertilizer+ 50% micro nanofertilizer, 50% chemical fertilizer+ 50% macro nanofertilizer, 50% chemical fertilizer+ 50% micro nanofertilizer and 50% chemical fertilizer+ 25% macro nanofertilizer+ 25% micro nanofertilizer. The foliar application of nano chelated fertilizers was carried out in before flowering stage.
 
Results: The results demonstrated that the highest (581.3 kg.ha-1 ) and the lowest (321.3 kg.ha-1) grain yield was achieved in integrated application of 50% chemical fertilizer+ 25% macro nanofertilizer+ 25% micro nanofertilizer and individual application of 100% micro nanofertilizer, respectively. Also, the highest values of mucilage content and yield was observed in integrated application of 50% chemical fertilizer+ 25% macro nanofertilizer+ 25% micro nanofertilizer. The results of correlation and principal components analysis demonstrated that there was a positive and significant correlation between seed yield, mucilage content and yield. In addition, the analysis of mucilage chemical compounds showed that the highest amount of constituents (gluconic acid, arabinose, raffinose, rhamnose, galactose, glazose and glucose) were achieved in the integrative application of 50% chemical fertilizer+ 25% macro nanofertilizer+ 25% micro nanofertilizer.
 
Conclusion: Overally, the results of this study indicated that integrative application of 50% chemical fertilizer with macro and micro nanofertilizers as a new method in the production and cultivation of medicinal plants can improve the Quantitative and qualitative yield of dragon’s head under rainfed condition.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Dragon’s Head
  • Grain Yield
  • Medicinal Plant
  • Mucilage Yield
  • Nanofertilizer

مقدمه

گیاهان دارویی بطور مستقیم در سلامت انسان نقش ایفا می­کنند، در بسیاری از جوامع از این گیاهان برای پیشگیری و یا درمان بیماری­ها استفاده می­شود این گیاهان از جنبه­های اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و زیست‌محیطی نقش مهم و ارزشمندی را در جوامع محلی سراسر جهان ایفا می­کنند. با این حال بدلیل برداشت بی‌رویه از رویشگاه­های طبیعی و افزایش تقاضا برای گیاهان دارویی باعث آسیب به زیستگاه­های گیاهان دارویی وحشی شده و آن­ها را در معرض خطر انقراض قرار داده است (کابلیرو سرانو و همکاران 2019). بالنگوی شهری (Lallemantia iberica)، یکی از گیاهان دارویی خانواده نعنائیان (Labiatae)، به دلیل خواص درمانی آن از اهمیت زیادی در ایران و جهان برخوردار است. در منطقه آذربایجان و اغلب مناطق ایران در بین کشاورزان بیشتر با نام قره‌زرک یا بذرک سیاه شناخته می‌شود. بالنگو به دلیل تحمل به خشکی از گیاهان مهم تناوبی در مناطق کشت دیم و آبی برخی مناطق آذربایجان می‌باشد. در حال حاضر این گیاه برای تولید دانه، استخراج روغن و موسیلاژ کشت می‌شود. دانه بالنگو منابع خوبی از فیبر، روغن، پلی‌ساکارید و پروتئین بوده و دارای خواص دارویی و تغذیه­ای می­باشد (نقیبی و همکاران 2005).

از مشکلات تولید گیاهان دارویی در ایران، بازده کم محصول و آلوده بودن آن‌ها به باقی مانده­های کودها و سموم شیمیایی است. همین امر میزان صادرات این گروه از محصولات کشاورزی را به شدت کاهش داده است. کاربرد بیش از حد کودهای شیمیایی در مقیاس وسیع برای دستیابی به بیشینه عملکرد باعث بروز مشکلاتی از قبیل آلودگی­های زیست‌محیطی، کاهش کیفیت محصولات، هجوم علف­های هرز رقابت کننده با گیاهان زراعی و شیوع آفات و بیماری­ها می‌شود (سوبرامانیان و همکاران 2015). بنابراین افزایش کمی و کیفی گیاهان دارویی به دلیل افزایش جمعیت و تقاضای روزافزون صنایع داروسازی به مواد اولیه دارویی از اهمیت خاصی برخوردار است (مهرآفرین و همکاران 2015).

امروزه در کشاورزی پایدار استفاده از تکنولوژی جدید نانو برای ساخت کودها به عنوان یک روش امید‌بخش در افزایش تولید و تأمین نیاز غذایی جمعیت رو به رشد جهان در نظر گرفته می‌شود. نانو کودها حامل­های عناصر غذایی در ابعاد 30 تا 40 نانومتر (9-10متر) هستند و توانایی حمل مناسب یون­های عناصر غذایی را به علت سطح ویژه زیاد دارند (سوبرامانیان و همکاران 2015 ؛ دی­روزا و همکاران 2010). استفاده از نانو فناوری در تولید کودها ممکن است موجب رهایش بهینه و افزایش کارایی جذب عناصر غذایی موجود در کود شود که منجربه فواید اقتصادی و زیست‌محیطی قابل توجهی می‌گردد. کودهای شیمیایی مرسوم معمولاً بصورت خاک مصرف و یا از طریق محلول­پاشی مورد استفاه قرار می­گیرند. با این حال غلظت نهایی کودی که به گیاه می­رسد عامل مهمی در نحوه کاربرد کود به شمار می‌آید. ولی در عمل به دلیل شستشوی عناصر غذایی، رواناب، تبخیر، هیدرولیز توسط رطوبت خاک، آسیب به چرخه عناصر غذایی، تخریب فلور میکروبی و فیتولیتیک غلظت بسیار کمتری از کود به محل مورد نظر می­رسد. با توجه به کارآیی پایین کودهای مرسوم (50-30 درصد) و مشکلات زیست محیطی ناشی از مصرف بالای کودهای شیمیایی (تخمین زده شده که 70-40 درصد نیتروژن، 90-80 درصد فسفر و 90-50 درصد پتاسیم مصرفی در محیط تلف شده و در دسترس گیاه قرار نمی­گیرند)، این مشکلات باعث استفاده مکرر از کودها و آفت­کش­ها شده است که بر تعادل طبیعی عناصر غذایی خاک تأثیر منفی داشته است. بنابراین بهتر است روش­های دیگر کوددهی نیز مورد آزمایش و استفاده قرار گیرد (سولانکی و همکاران 2015؛ دی­روزا و همکاران 2010). در سال­های اخیر فناوری نانو اهمیت خود را در علوم گیاهی و کشاورزی گسترش داده است. پیشرفت­هایی که در فناوری نانو برای تولید نانوذرات با فرمولاسیون مناسب در مقیاس وسیع انجام شده است باعث افزایش جذب عناصر غذایی و کاهش اتلاف آن­ها شده است. نانومواد با اندازه 100-1 نانومتر، می‌توانند یک یا چند عنصر غذایی را در اختیار گیاه قرار دهند و کارایی بیشتری نسبت به کودهای شیمیایی دارند. استفاده از نانوکودها که ویژگی‌های همچون غلظت مؤثر، قابلیت حل پذیری مناسب، ثبات و تأثیرگذاری بالا و رهایش کنترل شده را دارند، سبب افزایش کارایی عناصر غذایی می‌شوند (سوبرامانیان و همکاران 2015)، بطوری که علاوه بر رهاسازی تدریجی عناصر غذایی، جذب و انتقال آن­ها از طریق برگ نیز به سهولت انجام می­گیرد (لیو و همکاران 2006). این کودها از طریق بیشینه کردن تعادل میان میزان انتشار عناصر غذایی از منبع کودی و جذب توسط گیاه باعث بهبود رشد و در نهایت عملکرد گیاه شده و به دلیل کاهش تعداد دفعات کاربرد کود، از آلودگی منابع خاکی و آبی ممانعت می‌کنند و همچنین برهمکنش­های نامطلوب کود با میکروارگانیسم‌های خاکی را به حد کمینه می­رسانند (دی‌روزا و همکاران 2010).

فلاحی و همکاران (2016) با بررسی اثر نانو کلات عنصر روی بر عمکرد و ویژگی­های فیتوشیمیایی گیاه ریحان (Ocimum basilicum L.) گزارش کردند که کاربرد نانو کلات روی تأثیر بیشتری بر افزایش عملکرد و مواد مؤثره­ی گیاه ریحان نسبت به کلات روی و سولفات روی داشت. همچنین محمودی و همکاران (2017) با کاربرد نانو کودهای آهن و اوره بر گل گاوزبان (Borago officinalis L.) مشاهده کردند که نانوکود اوره عملکرد اسانس و نانوکود آهن ارتفاع، وزن تر و خشک و تعداد دانه در هر گیاه را افزایش داد. آقازاده خلخالی و همکاران (2015) نیز با بررسی اثر محلول‌پاشی نانوکود کلات آهن و پتاسیم بر رشد و عملکرد گیاه اسفرزه (Plantago psyllium) گزارش کردند که فراهم کردن این دو کود سبب افزایش رشد ریشه و در نهایت عملکرد دانه این گیاه دارویی گردید. همچنین در پژوهشی با محلول­پاشی نانوکود آهن روی دو گونه بالنگو مشاهده شد که مصرف نانوکود آهن منجر به افزایش صفات زراعی از جمله عملکرد و وزن هزار دانه دو گونه بالنگو شد (پروار و همکاران، 2020). لایو و لال (2015) با کاربرد هیدرواکسی‌آپاتیت (Ca5(Po4)3OH) به عنوان نانو کود روی سویا (Glycine max) مشاهده کردند که میزان رشد، بیوماس اندام‌های هوایی، ریشه و عملکرد دانه ‌به‌ترتیب 33، 18، 41 و 20 درصد نسبت به کود شیمیایی افزایش یافتند. قدسی و همکاران (2012) گزارش کردند کاربرد نانو اکسید آهن سبب افزایش ارتفاع گیاه، قطر و وزن هزار دانه آفتابگردان (Helianthus annuus L.) شد. در پژوهشی دیگر نیز کاربرد نانو ذره روی به عنوان نانوکود بطور معنی­داری عملکرد دانه، طول ساقه، طول ریشه، مساحت ریشه، محتوای کلروفیل، پروتئین محلول برگی و عملکرد ماده خشک ارزن (Pennisetum americanum) را  به‌ترتیب 38، 15، 4، 24، 24، 39 و 12 درصد نسبت به شاهد افزایش داد (طرف­دار و همکاران 2014).  

     موسیلاژها، کربوهیدرات­هایی با ساختمان شیمیایی بسیار پیچیده و با وزن مولکولی زیاد می­باشند. این مواد در الکل­ها غیرمحلول، ولی در آب حل و پس از جذب آن متورم و حجیم می­گردند. موسیلاژ‌ها به علت دارا بودن ویژگی­های باارزش مانند پایدارکنندگی، سوسپانسیون کنندگی و امولوسیون کنندگی در صنعت و داروسازی کاربردهای گسترده­ای پیدا کرده­اند. در داروسازی برای تهیه امولوسیون­ها، سوسپانسیون­ها و به عنوان یک عامل امولوسیون­کننده برای پودرهای نامحلول، روغن­ها و رزین­ها و به­عنوان چسب در ساخت گرانول­ها و قرص‌های مکیدنی و ساخت مسهل­ها به‌کار می­روند (امیدی و همکاران 2018). اما بیشترین کاربرد آن­ها به‌عنوان جزء ضروری در داروها است. موسیلاژ­ها از بهترین هیدروکلوییدهای پلی­ساکاریدی دارویی هستند چون با هیدروکلوییدهای دیگر که منشا گیاهی دارند همچنین نشاسته، قندها و پروتئین­ها سازگاری دارند و برخلاف اکثر هیدروکلوییدهای پلی‌ساکاریدی نسبتاً به pH پایین مقاوم هستند (بقالیان 2008). صنعت نفت هم از مصرف‌­کنندگان بزرگ موسیلاژ­ها به شمار می­روند. موسیلاژها به­عنوان روان‌کننده به خاک و آب اطراف تیغه­های حفاری اضافه می­شود و همچنین مقداری از آن به آب پمپ­شده به داخل زمین اضافه شده تا فشاری برای مهار نفت و گاز ایجاد نماید و به آب پایداری دهد و حرکتش را آرام کند (سیمپسون و کانر اٌگوزالی 2013). نادریان فر و همکاران (2018) با بررسی اثر کم‌آبیاری و نانوکود روی گیاه ریحان (Ocimum sanctum) گزارش کردند که بیشترین میزان موسیلاژ دانه در تیمار آبیاری متوسط با کاربرد نانو کود به‌دست آمد. رمرودی و همکاران (2011) نیز گزارش کردند که محلول‌پاشی عناصر ریزمغذی آهن، روی و منگنر روی اسفرزه باعث افزایش عملکرد و موسیلاژ دانه شد.

از آنجایی که رویکرد جهانی در تولید گیاهان دارویی به سمت بهبود کمیت و کیفیت ماده موثره می‌باشد، بنابراین به نظر می‌رسد که تغذیه‌ی این گیاهان با نانوکودها دارای بیشترین تطابق با اهداف تولید گیاهان دارویی باشد و منجر به بهبود کمیت و کیفیت آن‌ها می‌شود. در همین راستا پژوهشی با هدف بررسی میزان و ترکیبات موسیلاژ دانه بالنگوی شهری با کاربرد کودهای شیمیایی مرسوم و نانو اجرا شد.

 

مواد و روش­ها

این پژوهش در سال زراعی 1398 به‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با هفت تیمار و سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه مراغه با ارتفاع از سطح دریا 1477 متر، طول جغرافیایی 46 درجه و 16 دقیقه شرقی و عرض 37 درجه و 24 دقیقه شمالی اجرا شد. بیشینه دمای این شهرستان در تابستان­ها حدود 35 درجه سلسیوس بالای صفر و کمینه آن در زمستان حدود 20 درجه سلسیوس زیر صفر می‌باشد. همچنین دارای میانگین بارندگی سالیانه­ 330 میلی­متر می‌باشد. قبل از اجرای آزمایش یک نمونه خاک از عمق صفر تا 30 سانتی‌متری برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن انتخاب و مورد تجزیه قرار گرفت (جدول 1). همچنین مجموع بارش و میانگین دمای ماهیانه که از سازمان هواشناسی کشور دریافت شده در جدول 2 ارائه شده است.

 


جدول 1- برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل اجرای آزمایش (عمق 30-0 سانتی­متر)

بافت خاک

شن

(%)

سیلت

(%)

رس

(%)

ماده آلی

(%)

شوری

dS.m-1))

اسیدیته

pH))

 

میزان پتاسیم قابل تبادل

(mg.kg-1)

ظرفیت تبادل کاتیونی

(Cmolc.kg-1)

فسفر قابل جذب

(mg.kg-1)

نیتروژن کل

(%)

لومی رسی

شنی

56

5/16

5/27

93/0

18/1

16/8

85/570

27

42/9

089/0

 

جدول 2- مشخصات اقلیمی محل اجرای آزمایش در طول دوره رشد گیاه

پارامتر

مهر

آبان

آذر

دی

بهمن

اسفند

فروردین

اردیبهشت

خرداد

تیر

مرداد

میانگین دما (درجه سلسیوس)

7/16

97/6

62/4

9/1-

06/1

8/8

8/11

1/19

2/24

02/28

06/25

مجموع بارندگی (میلی‌متر)

3/6

41/8

97/4

2/46

3/38

9/59

3/63

02/12

6/2

1/0

2/1


طرح آزمایشی و تیمارهای مورد آزمایش

تیمارهای آزمایش شامل 100 درصد کود شیمیایی مرسوم (اوره و سوپرفسفات تریپل به‌ترتیب با مقادیر 150 و 100 کیلوگرم در هکتار)، 100 درصد نانو کود ماکرو (نانو کلات نیتروژن، فسفر و پتاسیم)، 100 درصد نانو کود میکرو (نانوکلات آهن، روی و منگنز)، 50 درصد نانو کود ماکرو+ 50 درصد نانو کود میکرو، 50 درصد کود شیمیایی+ 50 درصد نانو کود ماکرو، 50 درصد کود شیمیایی+ 50 درصد نانو کود میکرو و 50 درصد کود شیمیایی+  25 درصد نانوکود ماکرو+ 25 درصد نانو کود میکرو بودند. به‌منظور کاشت، در اوایل شهریور 1398 شخم نیمه‌عمیق توسط گاوآهن برگردان‌دار اجرا و سپس برای نرم کردن خاک از دو نوبت دیسک عمود بر هم استفاده شد. کاشت در آبان ماه 1398 به صورت دستی صورت پذیرفت. تعداد کل کرت‌ها 21 عدد و هر کرت شامل هشت خط کشت به طول سه متر و فاصله بین خطوط 20 سانتی‌متر بود. کود سوپرفسفات تریپل قبل از کاشت و کود اوره در دو نوبت (همزمان با کاشت، قبل از مرحله گلدهی) استفاده شدند. نانو کودهای مورد استفاده در این پژوهش از شرکت فن­آور سپهرپارمیس تهیه شده بود. نانوکودهای نیتروژن (Chelate N 25%) و روی (Chelate Zn 20%) با غلظت دو در هزار مصرف شدند. نانوکودهای فسفر (Chelate P 18%)، پتاسیم (Chelate K 23%) و آهن (Chelate Fe 13%) با غلظت‌ یک کیلوگرم در هزار لیتر آب و نانوکود منگنز (Chelate Mn 18%) با غلظت 500 گرم در هزار لیتر مورد استفاده قرار گرفتند. لازم به ذکر است که نانوکودها قبل از گلدهی محلول‌پاشی شدند. برای اندازه­گیری عملکرد دانه در مرحله رسیدگی کامل بعد از حذف اثرات حاشیه‌، برداشت از خطوط وسط در مساحتی معادل 6/1 مترمربع صورت گرفت.

ارزیابی و شناسایی ترکیبات موسیلاژ دانه

ارزیابی موسیلاژ دانه بالنگوی شهری  بر اساس انحلال اولیه در آب گرم انجام شد. بدین منظور بذور به نسبت 1:40 در آب جوش 100 درجه سلسیوس وارد شده و با یک همزن  برقی به مدت 30 دقیقه هم زده شد. سپس نمونه ها در دمای اتاق سرد گردیدند و سپس به مدت 30 دقیقه در پنج درجه سلسیوس با سرعت 4500 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. محلول جدا شده را از صافی الیاف پشم شیشه عبور داده و با اضافه نمودن اتانول 96 درصد، موسیلاژ رسوب می‌کند (کالنیاسوندرام و همکاران 1989). مجدداً موسیلاژ به مدت 30 دقیقه در پنج درجه سلسیوس با سرعت 4500 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. سپس رسوب نهایی در مقدار کمی آب همگن و pH آن با سدیم هیدروکسید یک نرمال روی هفت تنظیم شد. در ادامه به منظور آبگیری، موسیلاژ در داخل دستگاه فریزدرایر(خشک‌کن انجمادی) قرار داده شد. سپس موسیلاژ منجمد خشک شده در کنار سیلیکاژل در داخل ظرف­های در بسته داخل دیسکاتور قرار گرفته و وزن آن­ها اندازه‌گیری شد. پس از تعیین عملکرد دانه و درصد موسیلاژ دانه، عملکرد موسیلاژ از حاصلضرب عملکرد دانه در درصد موسیلاژ دانه محاسبه شد (سینگر و همکاران 2011).

برای هیدرولیز اسیدی، 10 میلی گرم موسیلاژ هر یک از نمونه­ها را بطور جداگانه در دو میلی­لیتر اسید سولفوریک 5/0 نرمال (در لوله آزمایش در بسته) به مدت 20 ساعت در حمام آب جوش حرارت داده ­شدند. در پایان هیدرولیز محلول فیلتر شده و رسوبات حذف شدند. محلول هیدرولیز شده تحت شرایط خلا و درجه حرارت 40 درجه سلسیوس تغلیظ شد. در ادامه شربت تغلیظ شده با محلول 10 درصد ایزوپروپانول در آب رقیق شد (تا حجم 10 میلی لیتر). سپس تمامی نمونه­ها از میکروفیلتر (45/0 میکرومتر) عبور داده شدند و در دمای 4 درجه سلسیوس تا زمان آنالیز نگهداری شدند (گرتز 1990; گریندلی و رینولد 1986).

برای شناسایی قندهای آزاد در محلول استخراج شده (مونوساکاریدها) از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)[1]، مدلUnicam - crystal 200  مجهز به آشکارساز ضریب انکساری RID-10A [2]  و پمپ فشار بالا LC-10ADVP استفاده شد. جداسازی و شناسایی ترکیبات موسیلاژ روی ستون اختصاصی SC1011  (Shodex SUGAR Series) (اندازه ذره شش میکرومتر، طول 300 میلی متر; قطر هشت میلی­متر) انجام شد، آب دیونیزه به عنوان فاز متحرک با سرعت یک میلی­لیتر در دقیقه استفاده شد. 10 میکرولیتر از هر نمونه به دستگاه HPLC تزریق شد. کمی­سازی ترکیبات از طریق اندازه‌گیری مساحت پیک انجام شد در حالیکه شناسایی کیفی ترکیبات از طریق مقایسه زمان­های بازداری پیک­ها با پیک­ استاندار­های معتبر قند­ها انجام شد. به‌منظور آنالیز اسیدهای اورونیک، پس از هیدرولیز اسیدی از دستگاه HPLC استفاده شد. به طور خلاصه، پنج میلی‌گرم از هر نمونه با استفاده از دو میلی­لیتر تری‌فلورواستیک اسید (دو مولار) برای مدت چهار ساعت و دمای 120 درجه سانتی گراد هیدرولیز شد. سپس نمونه­های هیدرولیز شده تحت شرایط خلا خشک شده و مجدداً در یک میلی‌لیتر آب حل شدند. در ادامه100 میکرولیتر از محلول تهیه شده با 200 میکرولیتر محلول نیم مولار PMP (1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone ) متانولی و 200 میکرولیتر از محلول 3/0 مولار سدیم هیدروکسید مخلوط شده و به مدت 30 دقیقه در دمای 70 درجه نگهداری شدند. در نهایت انجام واکنش با اضافه کردن 450 میکرولیتر از محلول HCL (3/0 مولار) متوقف شد. محصول نهایی  سه بار با کلرفرم (CHCl3) جداسازی شد.  سپس لایه آبی جمع شده از میکروفیلتر (45/0 میکرومتر) عبور داده شد و برای آنالیز به دستگاه HPLC مدل  Agilent 1200 تزریق شد. جداسازی و شناسایی ترکیبات روی ستون اختصاصی Phenomenex GEMINI-NX C18 (250 nm × 4.6 nm, 5 μm)   انجام شد. محلول نمکی بافر فسفات پتاسیم (1/0 مولار و 7/6 pH ) حاوی 83 درصد استونیتریل (حلال A) و 17 درصد استونیتریل (حلال B) به عنوان فاز متحرک استفاده شدند. طول موج جذب دتکتور UV در 250 نانومتر تنظیم شد (وین و همکاران 2018; شی و همکاران 2016). در نهایت شناسایی ترکیبات با مقایسه زمان بازداری آنها با زمان بازداری استانداردهای تزریق شده انجام شد.

محاسبات آماری

بعد از اطمینان از نرمال بودن داده‌ها، تجزیه واریانس با استفاده از نرم‌افزار SAS و مقایسه میانگین‌ها با آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد صورت پذیرفت. همچنینبرای تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل از صفات کمی و کیفی از روش‌های آماری چند متغیره استفاده گردید. تجزیه به مؤلفه‌های اصلی، صفات مورد بررسی را در قالب چند مؤلفه‌ی اصلی خلاصه کرده و نقش این صفات را در تعیین تنوع کل بیان می‌نماید. برای انجام تجزیه به مؤلفه­های اصلی و همبستگی بین صفات از نرم افزار Minitab استفاده گردید.

 

نتایج و بحث

عملکرد دانه

نتایج تجزیه واریانس نشان داد بین تیمارهای مختلف کودی از لحاظ عملکرد دانه تفاوت معنی­داری در سطح احتمال یک درصد وجود داشت (جدول 3). بیشترین (3/581 کیلوگرم در هکتار) و کمترین (3/321 کیلوگرم در هکتار) عملکرد دانه به‌ترتیب با کاربرد تلفیقی 50 درصد کود شیمیایی+ 25 درصد نانوکود ماکرو+ 25 درصد نانوکود میکرو و کاربرد جداگانه 100 درصد نانوکود میکرو حاصل شد (جدول 4). کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی و نانوکودهای ماکرو و میکرو شاید بدلیل جذب مؤثرتر عناصر غذایی و آزادسازی تدریجی عناصر کم‌مصرف از قبیل آهن،‌ روی و منگنز بخصوص در شرایط دیم که جذب عناصر غذایی توسط گیاه به سختی صورت می­گیرد، منجر به افزایش عملکرد دانه شده است (آقازاده خلخالی و همکاران 2015). علاوه بر این، افزایش عملکرد دانه با کاربرد تیمار مذکور به انتقال بیشتر مواد به بخش­های زایشی گیاه در مرحله پر شدن دانه نسبت داده می­شود، که در نهایت با افزایش انتقال مجدد عناصر، وزن دانه در بوته و به تبع آن عملکرد دانه نیز افزایش می­یابد (راهبرکیخا و همکاران 2017). با توجه به اینکه یکی از نانوکودهای مصرفی نانوکود آهن و پتاسیم می‌باشند، می‌توان بیان کرد که آهن نقش مهمی به عنوان جزئی از آنزیم­های دخیل در انتقال الکترون (واکنش­های اکسیداسیون) نظیر سیتوکروم­ها دارد و نقش کلیدی در تشکیل کلروفیل و فتوسنتز داشته و همچنین تأثیر مثبتی بر تولید ماده خشک گیاه دارد (تایز و زایگر 2002).

یکی از مهم​ترین نقش­های پتاسیم، نقش کلیدی آن در فتوسنتز می­باشد. با افزایش مقدار پتاسیم در گیاه احتمال تولید ATP افزایش یافته که سبب تسریع در انتقال مواد حاصل از فتوسنتز می­گردد و بـه همین دلیل عملکرد و کیفیت محصول را می‌تواند بهبـود بخشد (لیستر و همکاران 2006). خوش‌پیک و همکاران (2017) گزارش کردند که مصرف نیتروژن و نانوکود در گیاه رازیانه (Foeniculum vulgare Mill.) با در دسترس قرار دادن بسیاری از عناصر ضروری و غیرضروری برای گیاه با بهبود شرایط رشد ریشه و در نتیجه افزایش رشد، تعداد چتر و عملکرد دانه بیش­تر را در پی خواهد داشت. در تطابق با نتایج پژوهش حاضر، راهبرکیخا و همکاران (2017) گزارش کردند که بیشترین عملکرد دانه کنجد (Sesamum indicum L.) با کاربرد تلفیقی 75 درصد کود شیمیایی مرسوم+ نانوکود حاصل شد. همچنین سپهری و وزیری مجد (2015) گزارش کردند که بیشترین میزان تعداد دانه در آکن گیاه کاسنی (Cichorium intybus L.) با مصرف نانوکودهای آهن و روی بدست آمد. عزیزی و صفایی (2017) نیز گزارش کردند که کاربرد تلفیقی اسید هیومیک+ نانوکود منجر به افزایش معنی‌دار عملکرد دانه گیاه سیاهدانه (Nigella sativa L.) گردید. بنزون و همکاران (2015) نتیجه گرفتند که کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی و نانوکود در برنج منجر به افزایش ارتفاع بوته، شاخص برداشت، عملکرد دانه و شاخص کلروفیل نسبت به شاهد گردید. زارعی و همکاران (2011) نیز نتیجه گرفتند که محلول​پاشی آهن اثر افزایشی معنی­داری بر تعداد بذر و عملکرد دانه در ژنوتیپ­های مختلف گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) داشت.

 

جدول 3- نتایج تجزیه واریانس عملکرد دانه، درصد و عملکرد موسیلاژ دانه بالنگوی شهری

منابع تغییر

درجه آزادی

میانگین مربعات

عملکرد دانه

درصد موسیلاژ

عملکرد موسیلاژ

بلوک

2

476/847

717/0

 183/1

تیمار

6

**04/24020

**370/10

**358/755

خطای آزمایشی

12

1/844

210/0

643/6

ضریب تغییرات (%)

 

63/6

30/5

58/6

               **، * و ns به‌ترتیب معنی‌دار در سطح 1 و 5 درصد و عدم تفاوت معنی‌دار می باشد.

 

جدول 4- مقایسه میانگین عملکرد دانه، درصد و عملکرد موسیلاژ دانه بالنگوی شهری

تیمارها

عملکرد دانه (kg.ha-1)

 موسیلاژ

 (%)

 عملکرد موسیلاژ

(g.m-2)

100 درصد کود شیمیایی

b 7/486

b 89/8

b 27/43

100 درصد نانو کود ماکرو

c 3/369

c 50/6

d 04/24

100 درصد نانو کود میکرو

c 3/321

c 35/6

d 40/20

50 درصد نانو کود میکرو + 50 درصد نانو کود ماکرو

b 452

b 43/9

b 38/42

50 درصد کود شیمیایی + 50 درصد نانو کود ماکرو

b 484

b 99/8

b 48/43

50 درصد شیمیایی + 50 درصد نانو کود میکرو

c 371

b 69/8

c 96/31

50 درصد شیمیایی + 25 درصد نانو کود میکرو + 25 درصد نانو ماکرو

a 3/581

a 82/11

a 69/68

     در هر ستون میانگین­هایی که دارای حروف مشترک هستند، براساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد تفاوت معنی­داری ندارد

 


درصد و عملکرد موسیلاژ

نتایج تجزیه واریانس نشان داد درصد و عملکرد موسیلاژ بالنگو تحت تأثیر معنی­دار کاربرد الگوهای مختلف کودی در سطح احتمال یک درصد قرار گرفت (جدول 3). بیشترین و کمترین میزان درصد و عملکرد موسیلاژ به ترتیب با کاربرد تلفیقی50 درصد کود شیمیایی+ 25 درصد نانوکود ماکرو+ 25 درصد نانوکود میکرو و کاربرد جداگانه 100 درصد نانوکود میکرو حاصل شد (جدول 4). نتایج این تحقیق نشان داد، در صورتی که نانوکودهای میکرو و ماکرو  با کودهای شیمیایی بصورت تلفیقی مورد استفاده قرار گیرند، باعث بهبود درصد و عملکرد موسیلاژ بالنگو می­شوند. افزایش تولید موسیلاژ با کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی و نانوکودها در شرایط دیم از طریق افزایش قابلیت دسترسی عناصر غذایی برای گیاه، اثر کم‌آبی بر کاهش فتوسنتز گیاه را تعدیل و موجب افزایش تولید موسیلاژ می‌گردد، بنابراین قابلیت بالای نگهداری آب توسط موسیلاژ نقش عمده‌ای در سازگاری گیاه با شرایط دیم دارد (حبیب­زاده و همکاران 2013). تحقیقات مختلف نشان می­دهد که بیوسنتز متابولیت­های ثانویه که جزو مواد مؤثره گیاهان دارویی می­باشند تحت تأثیر فاکتورهای محیطی قرار می­گیرد و کم آبی نیز عامل مؤثر در رشد و همچنین سنتز ترکیبات طبیعی گیاهان دارویی می­باشد (دهقانی تفتی وهمکاران 2018). افزایش درصد موسیلاژ در شرایط نامساعد دیم می­تواند به­عنوان پاسخی برای افزایش مقاومت به تنش کم‌آبی باشد (بقالیان 2008). علاوه بر این، افزایش موسیلاژ در پوسته بذر در شرایط دیم، ناشی از سازگاری اکولوژیکی گیاه به‌منظور حفظ جنین بذر در برابر خشکی می‌باشد. از آنجایی که یک شکل ویژه از ذخیره آب، پیوند یافتن با کربوهیدرات‌های آب‌دوست نظیر موسیلاژهای موجود در سلول­ها، بافت­های هادی و فضای بین­سلولی و سطح بذر می‌باشد، این سازگاری موجب توانایی بالا در حفظ پتانسیل آب درون سلولی می‌شود (فکری و همکاران 2008). از آن جایی که عملکرد موسیلاژ حاصل ضرب عملکرد دانه و میزان موسیلاژ می­باشد، لذا می‌توان بیان کرد علت افزایش عملکرد موسیلاژ با کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی و نانوکودهای ماکرو و میکرو، بالا بودن عملکرد دانه و درصد موسیلاژ در این تیمار می‌باشد. در تطابق با نتایج پژوهش حاضر قاسمیان و همکاران (2017) گزارش کردند که کاربرد کودهای زیستی منجربه افزایش عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی، درصد و عملکرد موسیلاژ بالنگوی شهری شد.  همچنین آقازاده خلخالی و همکاران (2015) گزارش کردند کاربرد نانو کلات آهن منجر به افزایش موسیلاژ گیاه اسفرزه (Plantago psyllium L.) گردید. کرمی و همکاران (2011) نیز با کاربرد کودهای زیستی و شیمیایی تحت شرایط کمبود آب روی گل گاوزبان گزارش کردند که بیشترین میزان اسانس، درصد و عملکرد موسیلاژ با کاربرد تلفیقی کودهای زیستی با شیمیایی بدست آمد. نتایج تحقیقات دیگر نیز نشان می­دهد که کاربرد کودهای زیستی منجربه افرایش درصد موسیلاژ گیاه دارویی اسفرزه شده است که علت آن را همزمانی کاربرد کودهای زیستی و اعمال تنش محیطی بیان کرده­اند (پور یوسف و همکاران 2010 ;دهقانی تفتی وهمکاران 2018). البته مکانیسم و نحوه اثر نانوکودها بر افزایش محتوای موسیلاژ هنوز ناشناخته است. اما آزمایش نشان داد محلول­پاشی نانوکودها موجب افزایش درصد و عملکرد موسیلاژ دانه بالنگوی شهری خواهد شد. موسیلاژها هیدروکربن‌های نامحلولی هستند که پس از تجزیه انرژی تولید می­کنند. اجزای اصلی موسیلاژ، پکتین است. پکتین یک پلی­ساکارید اسیدی می­باشد که سبب تشکیل ژل در ماتریکس بین سلولی می­شود و در دیواره سلولی تمام سلول­ها نیز وجود دارد (وو و همکاران 2009). در بیشتر گونه­ها موسیلاژ در ایدیوبلاست­ها[3] (سلول­هایی که از سایر سلول­ها در یک بافت کاملاً متمایز و مشخص هستند و از ویژگی­های آن­ها دیواره سلولی ضخیم­تر و کلروپلاست کمتر است) و در حفره‌هایی در میان سلول‌ها[4] ذخیره می­شوند. تعداد و اندازه سلول­های موسیلاژ در بین جنس­ها و گونه­ها متفاوت است. سلول‌های موسیلاژی هم در سلول­های اپیدرمی و هم در سلول­های آندوسپرم دانه یافت می­شوند (پاکروان و همکاران 2007). پلی ساکاریدهای موسیلاژی توسط دیکتوزوم­ها ساخته می­شوند و توسط کیسه­های بزرگی به حفره­ای که از تونوپلاست جدا شده است، منتقل می‌شوند. در مراحل انتهایی تمایز، این سلول­ها کاملاً با موسیلاژ پر می­شوند و هسته و سیتوپلاسم در هنگام بلوغ سلول تجزیه می­شوند. سلول­های موسیلاژی در بافت مزوفیل برگ یا آندوسپرم دانه توزیع شده­اند و هر سلول توسط دیواره‌های پکتینی به قسمت­های زیادی تقسیم می­شوند. بنابراین محققین این سلول­ها را سلول‌های کابین­دار نامیده­اند. آن­ها فقط در برگ­ها و دانه­های بالغ مشاهده می­شوند و از ویژگی­های آن­ها نداشتن هسته، سیتوپلاسم، واکوئل و سایر اجزای سلولی می­باشد که به نظر می­رسد این سلول­ها متحمل فرآیند مرگ سلول­[5] می‌­شوند (ماستروبرتی و دآریو ماریس 2008).

 

ترکیب‌های موسیلاژ دانه بالنگوی شهری

در آنالیز موسیلاژ دانه بالنگو، هشت ترکیب شناسایی شد که شامل گلوکرونیک اسید، گالاکتورونیک اسید، آرابینوز، رافینوز، رامنوز، گالاکتوز، گزایلوز و گلوکوز بودند (شکل 1). نتایج تجزیه واریانس نشان داد که ترکیبات موسیلاژ دانه تحت تأثیر تیمارهای مختلف کودی در سطح احتمال یک درصد قرار گرفتند (جدول 5). بیشترین مقدار گلوکرونیک اسید (7/97 میلی گرم در گرم موسیلاژ)، آرابینوز (2/94 میلی­گرم در گرم موسیلاژ)، رامنوز (6/64 میلی­گرم در گرم موسیلاژ)، رافینوز (2/2 میلی­گرم در گرم موسیلاژ)، گالاکتوز (5/86 میلی­گرم در گرم موسیلاژ) و گزایلوز (5/25 میلی‌گرم در گرم موسیلاژ) و گلوکوز (3/14 میلی­گرم در گرم موسیلاژ) با کاربرد تلفیقی 50 درصد کود شیمیایی+ 25 درصد نانوکود ماکرو+ 25 درصد نانوکود میکرو بدست آمد (شکل 1). در حالی که بیشترین میزان گالاکترونیک اسید (3/167 میلی گرم در گرم موسیلاژ) با کاربرد تلفیقی 50 درصد نانوکود ماکرو+ 50 درصد نانوکود میکرو حاصل شد که تفاوت معنی­داری با تیمارهای 50 درصد کود شیمیایی + 50 درصد نانوکود ماکرو، 50 درصد کود شیمیایی + 50 درصد نانوکود میکرو و 50 درصد کود شیمیایی + 25 درصد نانوکود ماکرو + 25 درصد نانوکود میکرو نداشت. همچنین کمترین میزان ترکیبات ذکر شده با کاربرد کودهای شیمیایی مرسوم بدست آمد (جدول 6). ترکیبات موسیلاژی به‌عنوان یکی از متابولیت‌های ثانویه (مولکول‌های زنجیره‌ای و توسعه یافته قندی) می­باشند، که می‌تواند بسته به تغییر در فراهمی عناصر غذایی ناشی از مصرف کودهای شیمیایی و نانوکودها تحت تاًثیر قرار گرفته و از کمیت و کیفیت متغیری برخوردار باشند (یوسفی و همکاران 2011). در پژوهشی با بررسی جداسازی و شناسایی مونوساکاریدهای موجود در موسیلاژ بالنگوی سیاه به روش کروماتوگرافی لایه نازک، مونوساکاریدهای گالاکتورونیک اسید، گالاکتوز، مانوز، گلوکز، آرابینوز، گزایلوز و رامنوز را شناسایی کردند (مرادی و همکاران 2010). در پژوهشی، ترکیبات قندی موسیلاژ دانه بالنگوی شهری شامل گلوکز، گالاکتوز، ارونیک اسید، گالاکترونیک اسید، زایلوز، فروکتوز گلوکرونیک اسید و ریبوز بود (قاسمیان و همکاران 2017). آزمایشی که روی گیاهان دارویی اسفناج، اسفرزه، بنگ دانه، برگ بوی هندی و شنبلیله انجام گرفت مشخص شد که گالاکترونیک اسید، گلوکز، گالاکتوز، رامنوز، آرابینوز، گزایلوز، مانوز و گلوکرونیک اسید قندهای مونوساکاریدی تشکیل دهنده موسیلاژ بودند (پالانووی و همکاران 2009). ابراهیم­زاده و همکاران (2000) با انجام آزمایشی روی 15 گونه از گون­های مناطق مختلف و اندازه­گیری درصد قندهای موسیلاژ بیان نمودند که گلوکز، گالاکتوز، آرابینوز، گزایلوز، فوکوز، رامنوز، ارونیک اسید، گلوکرونیک اسید و گالاکترونیک اسید عمده­ترین قندهای مونوساکاریدی تشکیل دهنده موسیلاژ هستند. کلیفورد و همکاران (2002) نیز در پژوهشی با اعمال تنش خشکی روی گیاه دارویی عناب اظهار نمودند که گلوکز، گالاکتوز، و رامنوز عمده­ترین قندهای موسیلاژ می­باشند. در آزمایش آن­ها با افزایش تنش مقدار گلوکز بطور معنی­داری کاهش یافت. فکری و همکاران (2008) با استفاده از روش کروماتوگرافی موسیلاژ استخراجی از بالنگوی سیاه گزارش کردند که موسیلاژ بالنگوی سیاه شامل مونوساکاریدهای گالاکترونیک اسید، گالاکتوز، مانوز، آرابینوز، گزایلوز، گلوکز و رامنوز هست.

 

همبستگی ساده بین صفات ارزیابی شده

      نتایج نشان داد که عملکرد دانه با درصد و عملکرد موسیلاژ (به ترتیب 907/0 و 972/0) همبستگی مثبت و معنی‌داری در سطح احتمال یک درصد داشت. بطوریکه با افزایش عملکرد دانه، درصد و عملکرد موسیلاژ نیز افزایش یافته است (جدول 7). رحیمی و همکاران (2014) گزارش کردند که همبستگی مثبت و معنی­داری بین درصد و عملکرد موسیلاژ اسفرزه وجود داشت. نتایج پژوهش­های دیگر نیز نشان می­دهد که همبستگی مثبت و معنی­داری بین عملکرد موسیلاژ و عملکرد دانه وجود دارد که با نتایج پژوهش حاضر همخوانی دارد (عبدالهی و ملکی فراهانی 2015; مهرآفرین و همکاران 2015). همبستگی عملکرد دانه با سایر صفات مورد ارزیابی معنی‌دار نبود. علاوه بر این  همبستگی تمام ترکیبات با یکدیگر مثبت و معنی‌دار بود. همچنین، درصد موسیلاژ با ترکیبات رافینوز و آرابینوز (به ترتیب 780/0 و 770/0) همبستگی مثبت و معنی­داری در سطح احتمال پنج درصد داشت.

 

تجزیه به مؤلفه‌های اصلی

     تجزیه به مؤلفه‌های اصلی تبدیلی در فضای برداری است که بیشتر برای کاهش ابعاد مجموعه داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد به این ترتیب مؤلفه‌هایی از مجموعه داده را که بیشترین تأثیر در واریانس دارند را حفظ می‌کند (جلیلی و همکاران 2011). همان‌طوری‌که در جدول 8 مشاهده می‌شود براساس مقادیر ویژه، دو مؤلفه انتخاب شدند که در مجموع 4/96 درصد از کل تغییرات را توجیه کردند که از این مقدار سهم اولین مؤلفه 1/82 درصد و دومین مؤلفه 3/14 درصد بود. در مؤلفه اول صفات گلوکز، گزایلوز، گالاکتوز، رامنوز، رافینوز، آرابینوز و گلوکرونیک اسید بیشترین تأثیر را داشتند. در مؤلفه دوم، عملکرد دانه، درصد و عملکرد موسیلاژ بیشترین تاًثیر را داشتند. همچنین، زاویه بین عملکرد دانه با عملکرد موسیلاژ و درصد موسیلاژ کمتر از 90 درجه است و بین آنها همبستگی مثبت و معنی‌دار وجود دارد که تأیید کننده نتایج جدول همبستگی می­باشد. علاوه بر این، نتایج مشابهی نیز بین ترکیبات موسیلاژ دانه وجود داشت (شکل2).

 

 

 

جدول 5- نتایج تجزیه واریانس ترکیبات تشکیل دهنده موسیلاژ دانه بالنگوی شهری

منابع تغییر

درجه آزادی

میانگین مربعات

گلوکوز

گزایلوز

گالاکتوز

رامنوز

رافینوز

آرابینوز

گالاکترونیک اسید

گلوکرونیک اسید

بلوک

2

896/5

591/8

74/49

28/28

078/1

240/66

336/254

6/30

تیمار

6

**388/1

** 640/76

** 3/270

**20/273

**390/0

** 07/452

** 966/946

** 7/294

خطا

12

011/0

098/0

898/0

082/0

002/0

019/0

136/100

141/0

ضریب تغییرات (%)

89/0

67/1

28/1

56/0

60/2

18/0

85/6

45/0

**، * و ns به‌ترتیب معنی‌دار در سطح 1 و 5 درصد و عدم تفاوت معنی‌دار می باشد.

 

جدول 6- مقایسه میانگین ترکیبات تشکیل دهنده موسیلاژ دانه بالنگوی شهری

تیمارها

گلوکوز

گزایلوز

گالاکتوز

رامنوز

رافینوز

آرابینوز

گالاکترونیک اسید

گلوکرونیک اسید

(mg.g-1)

100 درصد کود شیمیایی

g 213/9

g 26/12

g 19/61

g 30/38

f 443/1

g 71/61

c 5/120

g 08/68

100 درصد نانو کود ماکرو

f 840/9

f 09/14

f 53/64

f 88/41

g 250/1

f 62/64

c 128

f 22/76

100 درصد نانو کود میکرو

e 50/10

e 66/15

e 92/69

e 22/46

e 553/1

e 59/69

bc 137

d 28/81

50 درصد نانو کود میکرو +50 درصد نانو کود ماکرو

b 72/13

b 26/24

b 03/83

b 66/59

b 093/2

b 13/88

a 3/167

b 05/92

50 درصد کود شیمیایی + 50 درصد نانو کود ماکرو

c 56/12

c 68/20

c 63/79

c 52/55

c 013/2

c 35/83

a 1/160

c 45/85

50 درصد شیمیایی + 50 درصد نانو کود میکرو

d 82/11

d 70/18

d 80/74

d 73/50

d 677/1

d 72/75

a 9/158

e 12/79

50 درصد شیمیایی +25 درصد نانو کود میکرو+ 25 درصد نانو کود ماکرو

a 32/14

a 52/25

a 51/86

a 55/64

a 203/2

a 23/94

ab 5/150

a 66/97

در هر ستون میانگین­هایی که دارای حروف مشترک هستند، براساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد تفاوت معنی­داری ندارد.

 

 
 

شکل 1- کروماتوگرام مربوط ترکیبات تشکیل دهنده موسیلاژ دانه بالنگوی شهری

 

 

شکل 2- نمودار Loading Plot  مربوط به مؤلفه‌های اصلی

 

 

 

 

جدول 7- همبستگی ساده بین صفات ارزیابی شده

 

گلوکز

گزایلوز

گالاکتوز

رامنوز

رافینوز

آرابینوز

گالاکترونیک اسید

گلوکرونیک اسید

عملکرد دانه

درصد موسیلاژ

گزایلوز

0/999**

 

 

 

 

 

 

 

 

 

گالاکتوز

0/994**

0/991**

 

 

 

 

 

 

 

 

رامنوز

0/996**

0/995**

0/997**

 

 

 

 

 

 

 

رافینوز

0/935**

0/929**

0/945**

0/937**

 

 

 

 

 

 

آرابینوز

0/996**

0/994**

0/993**

0/998**

0/953**

 

 

 

 

 

گالاکترونیک اسید

0/848*

0/838*

0/862*

0/822*

0/804*

0/815*

 

 

 

 

گلوکرونیک اسید

0/950**

0/957**

0/954**

0/967**

0/860*

0/957**

* 721/0

 

 

 

عملکرد دانه

0/556

0/554

0/516

0/557

0/664

0/603

0/186

0/477

 

 

درصد موسیلاژ

0/752

0/744

0/711

0/740

0/780*

0/770*

0/451

0/626

0/907**

 

عملکرد موسیلاژ

0/676

0/673

0/638

0/679

0/732

0/713

0/295

0/601

0/972**

0/970**

** و * به‌ترتیب معنی‌داری در سطح احتمال 1 و 5 درصد می­باشد.

 

 

 

 

 

 

 

جدول 8- تجزیه به مؤلفه‌های اصلی مقادیر ویژه

ترکیبات

مؤلفه اول

مؤلفه دوم

گلوکز

328/0

126/0-

گزایلوز

327/0

127/0-

گالاکتوز

325/0

167/0-

رامنوز

328/0

123/0-

رافینوز

321/0

020/0-

آرابینوز

330/0

085/0-

گالاکترونیک اسید

261/0

407/0-

گلوکرونیک اسید

308/0

166/0-

عملکرد دانه

228/0

569/0

درصد موسیلاژ

279/0

397/0

عملکرد موسیلاژ

261/0

493/0

مقادیر ویژه

02/9

57/1

تناسب

821/0

143/0

توزیع تجمعی

821/0

964/0

 


نتیجه‌گیری کلی

     بالنگوی شهری یک گیاه دارویی مهم می­باشد که تقاضا به آن در صنعت رو به افزایش است، بنابراین بایستی بطور تجاری کشت شود. بطور کلی نتایج نشان داد که کاربرد نانوکودها اثرات قابل ملاحظه­ای بر صفات کمی و کیفی بالنگو شهری داشتند. کاربرد تلفیقی 50 درصد کود شیمیایی+ 25 درصد نانو‌کود ماکرو + 25 درصد نانوکود میکرو نسبت به سایر تیمارها برتری قابل ملاحظه­ای داشت. علاوه بر این، در آنالیز موسیلاژ بالنگو، بیشترین میزان گلوکوز، گزایلوز، گالاکتوز، رامنوز، رافینوز، آرابینوز، گلوکرونیک اسید با کاربرد تلفیقی 50 درصد کود شیمیایی+ 25 درصد نانوکود میکرو+ 25 درصد نانوکود ماکرو حاصل شد. بنابراین می­توان بیان کرد که جایگزین نمودن بخشی از کودهای شیمیایی با نانوکودها، ضمن کاهش مصرف کودهای شیمیایی و حفظ سلامت محیط زیست می­تواند به بهبود کیفیت و کمیت موسیلاژ دانه بالنگوی شهری منجر شود.

 

 

سپاسگزاری

از مدیریت پژوهش و فناوری و آزمایشگاه مرکزی دانشگاه مراغه بابت انجام آزمایش‌ها تشکر و قدردانی می‌شود. 

 



[1] - High performance liquid chromatography

[2] - Refractive index detector

[3] - Idioblast

[4] - Extracellular mucilage

[5] - Programmed cell death

Abdolahi M and Maleki Farahani S. 2015. Evaluation of seed yield, mucilage and protein of different species and ecotypes of balangu (Lallemantia spp.) under drought stress. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 31(4): 676-687. (In persian).
Aghazadeh-Khalkhali D, Mehrafarin A, Abdossi V and Naghdi Badi H. 2015. Mucilage and seed yield of Psyllium (Plantago psyllium L.) in response to foliar application of nano-iron and potassium chelate fertilizer. Journal of Medicinal Plants, 4(56): 23-34. (In persian).
Azizi M and Safaee Z. 2017. The effect of humic acid and Pharmax fertilizer on morphological traits, yield and essential oil content of (Nigella Sativa L.). Journal of Horticultural Science, 4: 671-680. (In Persian).
Baghalian K. 2008. Effect of soil and weather condition on quality and quantity of mucilage. MSc Thesis Faculty of Agriculture, University of Tehran, Iran.
Benzon HRL, Rubenecia MRU, Ultra Jr VU and Lee SC. 2015. Nano-fertilizer affects the growth, development, and chemical properties of rice. International Journal of Agronomy and Agricultural Research, 7(1): 105-117.
Caballero-Serrano V, McLaren B, Carrasco JC, Alday JG, Fiallos L, Amigo J and Onaindia M. 2019. Traditional ecological knowledge and medicinal plant diversity in Ecuadorian Amazon home gardens. Global Ecology and Conservation, 17:1-23.
Clifford SC, Arndt SK, Popp M and Jones HG. 2002. Mucilages and polysaccharides in Ziziphus species
(Rhamnaceae): Localization, composition and physiological roles during drought-stress. Journal of
Experimental Botany, 53: 131-138.
Dehghani Tafti AR, Mahmodi S, Alikhani HA and Salehi M. 2018. The effect of salinity stress and soil microorganisms on quantity and quality characteristics of isabgol (Plantago ovata Forsk).11 (3):721-736. (In persian).
DeRosa MC, Monreal C, Schnitzer M, Walsh R and Sultan Y. 2010. Nanotechnology in fertilizers. Nature Nanotechnology, 5(2): 91.
Ebrahimzadeh H, Niknam V and Maassoumi AA. 2000. Mucilage content and its sugar composition in
Astragalus species from iran. Pakistan Journal of Botany, 32(1): 131-140
Fallahi A, Hassani A and Sefidkon F. 2016. Effect of foliar application of different zinc sources on yield and phytochemical characteristics of basil (Ocimum basilicum L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 32(5): 743-757. (In Persian).
Fekri N, Khayami M, Heidari R and Jamee R. 2008. Chemical analysis of flaxseed, sweet basil, dragon head and quince seed mucilages. Research Journal of Biological Sciences, 3(2): 166-170.
Gertz CH. 1990. HPLC Tips and Tricks. Great Britain, Oxford, P 608.
Ghasemian V, Shafagh Kalvanagh J and Pirzad A. 2017. Effect of Fertilizer Treatments and Irrigation Regimes on Lallemantia iberica Seed Mucilage Yield and Compounds. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 27(3): 17-31. (In persian).
Ghodsi A, Astaraei AR, Emami H and Mirzapour MH. 2012. Effects of Nano Iron Oxide Powder and Urban
Solid Waste Compost Coated Sulfur on Sunflower Yield and Yield Components in Saline-Sodic Soil. Journal of Environmental Sciences, 9(4): 111-118. (In Persian).
Grindlay D and Reynolds T. 1986. The aloevera phenomenon: A review of the properties and modern uses of leaf parenchyma gel. Journal of Ethnopharmacology, 16(2-3): 117-151.
Habibzadeh A, Rashidi M and Galanis N. 2013. Analysis of a combined power and ejector-refrigeration cycle using low temperature heat. Energy Conversion and Management, 65: 381-391.
Jalili A, Rabie M, Azamiand and Daghestani M. 2011. Genotype diversity of plums and tomatoes using morphological characteristics in Maraghe region. Seed and Plant Improvement Journal, 27(3): 354-374. (In Persian).
Kalnyasundram NK, Pateb PB and Dalat, KC. 1982. Nitrogen need of Plantago ovata Forsk.  in relacion to the available nitrogen in soil. Indian Journal of Agricultural Science, 52: 240-242.
Karami A, Sepehri A, Hamzei J and Salimi Gh. 2011. Effect of nitrogen and phosphorous on quantitative
and qualitative traits of Borage (Borago officinalis L.) under water deficit stress. Journal of Plant
Production Technology, 11(1): 37-50. (In Persian).
Khoshpeyk S, Sadrabadi Haghighi R, and Ahmadian A. 2017. The Effect of Application of Nitrogen Fertilizer and Nano-Organic Manure on Yield, Yield Components and Essential Oil of Fennel (Foeniculum vulgar Mill.). Iranian Journal of Field Crops Research, 14(4): 775-787. (In Persian).
Lester GE, Jifon JL and Makus D. 2006. Supplemental foliar potassium applications with or without a surfactant can enhance netted muskmelon quality. HortScience, 41(3): 741-744.
Liu R and Lal R. 2015. Potentials of engineered nanoparticles as fertilizers for increasing agronomic productions. Science of the Total Environment, 514: 131-139.
Liu X, Feng Z, Zhang S, Zhang F, Zhang, J, Xiao Q and Wang Y. 2006. Preparation and testing of cementing and coating nano-subnanocomposites of slow-or controlled-release fertilizer. Scientia Agricultura Sinica, 39(8): 1598-1604.
Mahmoodi P, Yarnia M, Amirnia R, Tarinejad A and Mahmoodi H. 2017. Comparison of the Effect of nano urea and nano iron fertilizers with common chemical fertilizers on some growth triats and essential oil production of Borago officinalis L.  Journal of Dairy & VeterinaryScience. 2(2): 1-4.
Mastroberti AA, and de Araujo Mariath JE. 2008. Development of mucilage cells of Araucaria angustifolia (Araucariaceae). Protoplasma, 232(3-4): 233-245.
Mehrafarin A, Naghdi BH, Qaderi A, Labbaf MR, Zand E, Noormohammadi G, Qavami N and Seif Sahandi M. 2015. Changes in Seed Yield and Mucilage of Fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) in Response to Foliar Application of Methanol as a Bio-stimulant. Journal of Medicinal Plants, 54(2): 86-101.(In Persian).
Moradi M, Yamini Y, Esrafili A and Seidi S. 2010. Application of surfactant assisted dispersive liquid–liquid microextraction for sample preparation of chlorophenols in water samples. Talanta, 82(5): 1864-1869.
Naderianfar M, Karimi H,  Ansari H and Azizi M. 2018. Effect of Deficit Irrigation and Nano Fertilizer on Reproductive Characteristics of Basil (Ocimum basilicum L.). Journal of Water and Soil Conservation, 25(4): 93-111.
Naghibi F, Mosaddegh M, Mohammadi Motamed S and Gorbani A. 2005. Labiatae family in folk medicine in Iran: from etnobotany to pharmacology. Iranian Journal of Phamaceutical Research, 2: 63-79.
Omidi H, Shams H, Sahandi MS, Rajabian T, Miransari M. 2018. Balangu (Lallemantia sp.) growth and physiology under field drought conditions affecting plant medicinal content. Plant Physiology and Biochemistry, 130: 641-646.
Pakravan M, Abedinzadeh H, and Safaeepur J. 2007. Comparative studies of mucilage cells in different organs in some species of Malva, Althaea and Alcea. Pakistan Journal of Biological Sciences, 10(15): 2603-2605.
Palanuvej C, Hokputsa S, Tunsaringkarn T and Ruangrungsi N. 2009. In vitro glucose entrapment and alpha-glucosidase inhibition of mucilaginous substances from selected Thai medicinal plants. Scientia Pharmaceutica, 77(4): 837-850.
Parvar A, Maleki Farahani S and Rezazadeh A. 2020. Influence of application nano-iron chelate fertilizer on agronomic and physiological traits of Lallemantia sp. 16 th National Iranian Crop Science Congress. Ahvaz, Iran.
Poryousof M, Mazaheri D, Chaeichi M, Rahimi A and Tavakoli A. 2010. Effect of different soil fertilizing treatments on some of agro-morphological traits and mucilage of Isabgol (Plantago ovata Forsk). Electronical Journal of Crop Production. 2(3): 193-213. (In persian).
Rahbar-Kiykha F, khammari E, Dahmardeh M and Forouzandeh M. 2017. Effect of nano bio-fertilizer and chemical fertilizer application on quantitative and qualitative yield of sesame (Sesamum indicum L.) cultivars. Journal of Crop Science Research in Arid Regions, 1(2): 177-190. (In Persian).
Rahimi A, Jahansoz MR and Rahimian Mashhadi H. 2014. Effect of Drought Stress and Plant Density on Quantity and Quality Charactristics of Isabgol (Plantago ovata) and French Psyllium. Isfahan University of Technology-Journal of Crop Production and Processing, 4(12): 143-156. (In Persian).
Ramroudi M, Keikha, JM Galavi, M, Seghatoleslami MJ and Baradaran R. 2011. The effect of various micronutrient foliar applications and irrigation regimes on quantitative and qualitative yields of isabgol (Plantago ovata Forsk.). Journal of Agroecology, 3(2):219-226 (In Persian).
Sepehri A and Vaziriamjad Z. 2015. The Effect of Iron and Zinc Nano Fertilizers on Quantitative Yield of Chicory (Cichorium intyubus L.) in Different Crop Densities. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 25(1, 2): 61-74. (In Persian).
Simpson BB and Conner-Ogorzaly M. 2013. Plants in Our World: Economic Botany. McGraw-Hill Education.
Singer FAW, Taha FS, Mohamed SS, Gibriel A and El-Nawawy M. 2011. Preparation of mucilage/protein products from flax seed. American Journal of Food Technology, 6(4): 260-278.
Siu KC, Xu L, Chen X and Wu JY. 2016. Molecular properties and antioxidant activities of polysaccharides isolated from alkaline extract of wild Armillaria ostoyae mushrooms. Carbohydrate Polymers, 137: 739-46. 
Solanki P, Bhargava A, Chhipa H, Jain N and Panwar J. 2015. Nano-fertilizers and their smart delivery system Nanotechnologies in food and agriculture (pp. 81-101). Springer.
Subramanian KS, Manikandan A, Thirunavukkarasu M and Rahale CS, 2015. Nano-fertilizers for balanced crop nutrition: 69-80. In:  Rai M, Ribeiro C, Mattoso L and Duran N. (Eds.). Nanotechnologies in food and agriculture. London, Springer, 376p.
Tarafdar JC, Raliya R, Mahawar H and Rathore I. 2014. Development of zinc nanofertilizer to enhance crop production in pearl millet (Pennisetum americanum). Agricultural Research, 3(3): 257-262.
Tarraf W, Ruta C, Tagarelli A, De Cillis F and De Mastro G. 2017. Influence of arbuscular mycorrhizae on plant growth, essential oil production and phosphorus uptake of Salvia officinalis L. Industrial Crops and Products, 102, 144-153.
Taiz LZ and Zeiger EE 2002. Plant physiology, Publication of Sinauer Associates.
Wen L,  Xu Y,  Wei Q,  Chen W and  Chen G. 2018. Modeling and optimum extraction of multiple bioactive exopolysaccharide from an endophytic fungus of Crocus sativus L.  Pharmacognosy magazine, 14 (53): 36-43.
Wu Y, Cui W, Eskin NAM and Goff HD. 2009. Fractionation and partial characterization of non-pectic polysaccharides from yellow mustard mucilage. Food Hydrocolloids, 23(6): 1535-1541.
Yousefi S, Moghaddam MP and Majd VJ. 2011. Optimal real time pricing in an agent-based retail market using a comprehensive demand response model. Energy, 36(9): 5716-5727.
Zareie S, Golkar P and Mohammadi-Nejad G. 2011. Effect of nitrogen and iron fertilizers on seed yield and yield components of safflower genotypes. African Journal of Agricultural Research, 6(16), 3924-3929.