Effect of seasonal variation on essential oil yield, and morpho-physiological properties of Achillea filipendulina Lam.

Document Type: Original article

Authors

Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156 83111, Iran;

Abstract

Background & Aim: Achillea filipendulina is one of the most important species of the family Asteraceae and, it considered as one of the most valuable medicinal and ornamental plants. Environmental factors affected on quality and quantity of the essential oil of medicinal and aromatic plants. So, selecting of appropriate season for harvesting can lead to increase quality and quantity yield. The aims of the present study were to assess the effect of seasonal variation on essential oil yield and some morphophysiological traits of A. filipendulina. Experimental: In this research, split plot experiment based on complete block design was conducted in three replicates. The aerial parts were harvested and the essential oil extracted by Clevenger approach in different seasons. Results & Discussion: Afc genotype showed the lowest amount concerning the plant height, leaf length and leaf width in winter, while Af21 had the highest height and leaf width in summer. The essential oil yield varied between 0.01 to 0.84% in all seasons. The highest and the lowest essential oil yield belonged to Afc in summer and Af21 in winter, respectively. The lowest and the highest hydrogen peroxide accumulation were in Af21 in spring and Afc in summer, respectively. Furthermore, malonede-aldehide (MDA) accumulation varied from 0.3 to 3.37 ng/fw. Afc in spring and Af21 in summer showed the lowest and the highest MDA, respectively. Recommended applications/industries: According to the results of present study, in order to increase dry matter and essential oil yield of Achillea filipendulina, harvesting for essential oil extraction is suggested in early summer.

Keywords


Article Title [Persian]

اثرتنوع فصلی بر عملکرد اسانس و خصوصیات مورفوفیزیولوژیک بومادران زاگرسی (Achillea filipendulina Lam.)

Authors [Persian]

  • الهام زینلی
  • مهدی رحیم ملک
گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران؛
Abstract [Persian]

مقدمه و هدف: بومادران زاگرسی filipendulina)  Achillea ( یکی از مهم­ترین گونه های خانواده کاسنی است و از جمله گیاهان دارویی و زینتی با ارزش محسوب می­شود. شرایط آب و هوایی بر کیفیت و کمیّت ترکیبات موثره گیاهان دارویی اثر می­گذارد. لذا، تعیین فصل مناسب، جهت برداشت گیاه بومادران باعث بالا رفتن عملکرد ماده موثره می­شود. هدف از این مطالعه بررسی اثر تنوع فصلی  بر عملکرد اسانس و برخی خصوصیات مورفوفیزیولوژیک بومادران زاگرسی است.  روش تحقیق: در این تحقیق، آزمایشی در قالب طرح اسپلیت پلات بر پایه بلوک کامل تصادفی با دو ژنوتیپ از گونه  A. filipendulinaدر سه تکرار اجرا شد. نمونه­های اندام هوایی در هر فصل با استفاده از  دستگاه کلونجر اسانس­گیری گردید و عملکرد اسانس فصول مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج و بحث: ژنوتیپ Afc کمترین میزان را از لحاظ صفات ارتفاع ، طول برگ و عرض برگ در فصل زمستان نشان داد در حالی­که ژنوتیپ Af21  بیشترین میزان را از لحاظ صفات ارتفاع و عرض برگ در فصل تابستان نشان داد. محدوده عملکرد اسانس بین ژنوتیپ ها در فصول مختلف از 01/0 تا 84/0 درصد متغیر بود. بیشترین و کمترین میزان عملکرد اسانس به ترتیب مربوط به ژنوتیپ های Afc در فصل تابستان و Af21 در فصل زمستان بود. کمترین و بیشترین میزان تجمع پراکسید هیدروژن به ترتیب مربوط به ژنوتیپ  Af21در فصل بهار و  Afcدر فصل زمستان بود. علاوه بر این، میزان تجمع مالون دی آلدهید از 3/0 تا 37/3 (نانوگرم بر وزن تر) متغیر بود. ژنوتیپ­های  Afc در فصل بهار و  Af21 در فصل تابستان به ترتیب کمترین و بیشترین میزان تجمع مالون دی آلدهید را از خود نشان دادند.         توصیه کاربردی/صنعتی: با توجه به نتایج حاصل از تحقیق حاضر، جهت حصول حداکثر عملکرد وزن خشک و میزان اسانس، برداشت گیاه  به منظور اسانس گیری در اوایل تابستان توصیه می­شود.    

Keywords [Persian]

  • بومادران تنوع فصلی اسانس

جایمند، ک.، رضایی، م. ب.  و برازنده، م. م. 1378. بررسی ترکیب­های موجود در اسانس گل بومادران هزار برگ A. millefolium . تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 4: 82-71.  

  جایمند، ک.، رضایی، م. ب. 1383. بررسی ترکیب­های شیمیایی اسانس اندام هوایی گیاه  A. millefolium با روش­های تقطیر. تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 20: 190-181.

زرگری، ع. 1372. گیاهان دارویی، انتشارات موسسه انتشارات و       چاپ تهران.

  شوشتریان، س.، صالحی، ح. و تهرانی فر، ع. 1390. بررسی خصوصیات رشد و نمو ده گونه گیاه پوششی در فضای سبز جزیره کیش در فصل گرم. نشریه بوم شناسی کشاورزی، 3(4): 524-514.

غریبی، ش.، سیدطباطبایی، ب.ا.، سعیدی، ق.، گلی، س.ا. و طالبی م. 1391. اثر تنش خشکی بر برخی صفات فیزیولوژیک و فعالیت آنتی اکسیدانی بومادران بیابانی (.Achillea tenuifolia Lam). داروهای گیاهی، 3: 181-189.

غنی، ع.، تهرانی فر.، ع.، عزیزی، م. و تقی عبادی، م. 1390. اثر تاریخ کاشت بر صفات مورفولوژیک، عملکرد و میزان اسانس بومادران هزار برگ  A. millefolium subsp. millefolium در شرایط آب و هوایی مشهد. نشریه پژوهشهای زراعی ایران، 9(3): 453-447.

  میر حیدر، ح. 1375. معارف گیاهی: کاربرد گیاهان در پیشگیری و درمان بیماری ها. دفتر نشر فرهنگ اسلامی .

Ardestani, A. and Yazdanparast, R. 2007. Antioxidant and free radical scavenging potential of  Achillea santolina  extracts. Food Chemistry., 104(1): 21-29.

Chung, H. S., Chang, L. C., Lee, S. K., Shamon, L. A., van Breemen, R. B., Mehta, R. G., et al. 1999. Flavonoid constituents of Chorizanthe diffusa with potential cancer chemopreventive  activity. Journal of Agricultural and Food Chemistry., 47: 36-41.

Evenor, D. and Reuveri, M., 2004. Micro propagation   of A. filipendulina cv. Parker. Plant Cell Reproduction., 79: 91-93..           

Elstener, E. F. 1982. Oxygen activation and oxygen toxicity. Annual Review of Plant Biology., 33: 73-96.

Frankel, E. N. 1985. Chemistry of free radical              and single oxidation of lipids. Progress in Lipid Research., 23: 197-221.

Ghasemi Pirbalouti, A., Hossayni, I. and Shirmardi, H. A. 2013. Essential oil variation, antioxidant and antibacterial activity of mountain fennel (Zaravschanica membranacea (Boiss.) M. Pimen.). Industrial Crops and Products., 50, 443-448.

Guilioni, L., Wery, J. and Lecoeur, J. 2003. Effects of high temperature and water deficit on seed number and seed distribution along the stem in a pea crop. Functional Plant Biology., 30: 1151–1164.

Guo, Z., Ou, W., Lu, S. and Zhong, S. 2006. Differential responses of antioxidative system to chilling and drought in four rice cultivars differing in sensitivity. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology., 44: 828-836.

Hall, J. E. 2010. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology: Enhanced E-book. Elsevier Health Sciences.

 Huseyin, A. O., Fusun, E., Didem, D., Tahir, B. A.,  Tufan, O.,  Ebru, O., Feyza, S. and Mera, Y. 2008. Antioxidant responses of lentil to cold and drought stress. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology., 17: 56-64.

Jiang, Y. and Huang, B. 2001. Drought and heat             stress injury to two cool-season turf grass in                     relation to antioxidant metabolism and lipid peroxidation. Crop Science., 41: 439-442.

Khorshidi, M. and Nojavan, A. M. 2006. The effects of Abscisic acid and CaCl2 on the activities of antioxidant enzymes under cold stress in maize seedlings in the dark. Journal of Biological Sciences, 9: 54-59.

Kingston‐Smith, A. H., Harbinson, J. and Foyer, C. H. 1999. Acclimation of photosynthesis, H2O2 content and antioxidants in maize (Zea mays) grown at sub‐optimal temperatures. Plant, Cell and Environment., 22(9): 1071-1083.

Klar, A. E., Jadoski, S. O. and Lima, G. P. P. 2006. Peroxidase activity as an indicator of water stress in sweet pepper plants. International Symposium on Soilless Culture and Hydroponics, International Society for Horticultural Science.

McKersie, B. D., Hoekstr, F. and Krieg, L. 1990. Differences in the susceptibility of plant membrane lipids to  eroxidation. The Russian Scientific Research Journal Biokhimiya., 1030: 119-126.

 Morton, J. F. 1977. Major medicinal    plants ,botany, culture and uses, Charls C. Thomas Piblisher, Bannerstone House, 431 p.

Lecoeur, J., Wery, J., Turc, O. and Tardieu, F. 1995. Expansion of pea leaves subjected to short water deficit: cell number and cell size are sensitive to stress at different periods of leaf development. The Journal of Experimental Botany., 46: 1093–1101.

Letchamo, W., Xu, H. L. and Gosselin, A., 1995. Variations in photosynthesis and essential oil in thyme. Journal of Plant Physiology., 147: 29-37.

Loreto, F. and Velikova, V. 2001. Isoprene produced by leaves protects the photosynthetic apparatus against ozone damage, quenches ozone products, and reduces lipid peroxidation of cellular membranes. Journal of Plant Physiology., 127: 1781-1787.

Rahimmalek, M., SayedTabatabaei, B. E., Etemadi, N., Goli, S. A. H., Arzani, A. and H. Zeinalie. 2009. Essential oil variation among and within six Achillea species transferred from different ecological regions in Iran to the field conditions. Industrial Crops and Products., 29: 348-355.

  Razmju, K. and Etemadi, N. A. 2007. Resistance evaluating to drought in some turf species for using as cool season turfgrass. The 5th National Congress of Horticulture. Shiraz. Iran, 3-6 September 103 pp. (In Persian).

  Selahvarzi, Y., Tehranifar, A., and Gazanchian, A. 2009. Study of physiomorphic changes of native and introduced turfgrasses in drought stress and again irrigation. Iranian Journal of Science and Technology of Horticulture., 9: 193-206.

  Shafiq malik, M., Satter, A. and Ahmad khan, S. 1987. Biological science section, essential oils of the species of Labiateae, part III- Studies on the essential oil of Zataria multiflora. Pakistan Journal of Scientific and Industrial Research., 30: 751-753.

Slesak, I., Libik, M., Karpinska, B., Karpinski, S., and Miszalski, Z. 2007. The role of hydrogen peroxide in regulation of plant metabolism and cellular signalling in response to environmental stresses. Acta Biochimica et Biophysica Sinica.,  54(1), 39.

Spidkar, Z. 2003. Study of Poaceae morphological characteristics for green space in coastal regions of Mediterranean. Agriculture Knowledge., 1: 2-8. (In Persian).

Yanli, L., Craker, L. and Ptter, T., 1997. Effect of light level on essential oil production of sage and thyme. Journal of Environmental Horticulture., 67: 797.

Wang, W. B., Kim, Y. H., Lee, H. S.,  Yong Kim, K., Deng, X. and Kwak, S. 2009. Analysis of antioxidant enzyme activity during                      germination of alfalfa under salt and drought stresses. Journal of Plant Biochemistry & Physiology., 47: 570-577.

Zhou, S. and Abaraha A. 2007. Response to    heat stress in warm season and cool season turf grass cultivars. Scientific Research Essay., 2: 95-100