Effect of foliar application of Jasmonic Acid (JA) on essential oil yield and its compositions of Thymus daenensis Celak

Document Type: Original article

Authors

1 Department of Medicinal Plants, Shahrekord Branch, Islamic Azad ‎University, Shahrekord, Iran;

2 Department of Medicinal Plants, Shahrekord Branch, Islamic Azad ‎University, Shahrekord, Iran; Medicinal Plants Program, Collage of Natural Science, University of Massachusetts, Amherst, MA, 1003, USA;

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

Abstract

Background & aim: Recent researches have been done on effects of plant growth regulators (PGR) on growth and production of different crops whose results indicate the effectiveness of most of these hormones on qualitative and quantitative growth of herbs. The application of regulators and inhibitors of growth on herbs may, in addition to growth, also lead to secondary metabolites stimulation. Jasmonic acid (JA) and its volatile methyl ester (MJ) collectively termed jasmonates, are regarded as endogenous regulators that play important roles in regulating stress responses, plant growth and development. This study was carried out to survey the effect of spraying of jasmonic acid (JA) on T. daenensis Celak in Shahrekord, Southwest Iran at 2010-2011. Experimental: A pot experiment was conducted in a CRD with six treatments and seven replications. The treatments including I: distilled water (control), II: distilled water and solution (acetone), III-VI: JA in various concentrations (50, 100, 200 and 400 µM). The treatments were applied before flowering stage. The aerial parts were characterized by Clevenger approach and Gas Chromatography–Mass Spectrometry. Results & discussion: Results of analysis of variance of the experiment showed that different levels of the foliar application of JA do have significant impacts on chemical constitutes in the essential oil of T. daenensis. Various concentrations of foliar application of JA caused decrease or increase some of secondary metabolites in essential oil. In comparison with other treatments, there is a significant difference between amount of thymol and carvacrol, as two main compounds in essential oil of T. daenensis, having 100 µM JA. The application of acetone solvent with distilled water also caused the increase in some of constitutes of the essential oil. Industrial and practical recommendations: In metabolic cultivation, for producing a special metabolite, the main agronomic and processing management should be regarded in order to increase the rate of essence and metabolites. Finally, some of secondary metabolite production in Thymus daenensis Celak could be partially changed by supplementation of different elicitors such as JA.

Keywords


Article Title [Persian]

اثر محلول پاشی اسید جاسمونیک بر درصد و ترکیبات اسانس آویشن دنایی (Thymus daenensis Celak)

Authors [Persian]

  • محمد اشرافی 1
  • عبدالله قاسمی پیربلوطی 2
  • مهدی رحیم ملک 3
  • بهزاد حامدی 1
1 گروه گیاهان دارویی،دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، شهرکرد، ایران؛
2 گروه گیاهان دارویی،دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، شهرکرد، ایران؛ گروه علوم گیاهی، کالج علوم طبیعی، دانشگاه ماساچوست، ماساچوست، آمریکا؛
3 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران؛
Abstract [Persian]

مقدمه و هدف: امروزه تحقیقات زیادی در خصوص اثرات تنظیم کننده های رشد بر رشد و تولید گیاهان مختلف زراعی و باغی انجام گرفته است که نتایج آن حاکی از تاثیرگذاری اغلب این هورمون ها بر رشد کمی و کیفی گیاهان می باشد. کاربرد تنظیم کننده ها و بازدارنده های رشد در گیاهان دارویی علاوه بر رشد نیز ممکن است باعث تحریک تولید متابولیت­های ثانویه شود. دراین پژوهش اثر محلول پاشی اسید جاسمونیک روی گونه آویشن دنایی(Thymus daenensis Celak.) مورد بررسی قرار گرفت. روش تحقیق: آزمایش به صورت گلدانی در سال زراعی  90-89 با تعداد 6 تیمار و 7 تکرار در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. تیمارها شامل آب مقطر (شاهد)، آب مقطر و حلال هورمون(استون)، غلظت­های مختلف شامل 50، 100، 200 و 400 میکرومول اسید جاسمونیک بودند. اعمال تیمار در مرحله قبل از گلدهی و اواسط تابستان به صورت محلول پاشی روی گیاه مورد مطالعه انجام شد. نمونه های اندام هوایی با استفاده از دستگاه کلونجر به روش تقطیر با آب اسانس گیری گردید. اسانس به دست آمده جهت شناسایی ترکیبات به دستگاه کروماتوگرافی جرمی (GC-MS) تزریق شد. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که غلظت­های مختلف اسید جاسمونیک بر میزان ترکیبات اصلی آویشن دنایی اثرات معنی داری دارد؛ به طوری­که غلظت­های مختلف به کار رفته سبب کاهش یا افزایش تعدادی از ترکیبات ثانویه شدند. اختلاف معنی داری بین مقدار تیمول و کارواکرول با کاربرد غلظت 100 میکرومول جاسمونیک اسید در مقایسه با سایر تیمارهای مورد مطالعه مشاهده شد. همچنین کاربرد حلال استون به همراه آب مقطر نیز موجب افزایش برخی از ترکیبات اسانس شد. توصیه کاربردی/ صنعتی: در زراعت متابولیک اگر تولید یک متابولیت یا متابولیت های خاص مورد هدف باشند باید با مدیریت های مهم زراعی و فرآوری آن (روش های خشک کردن، اسانس گیری و غیره) به این هدف مهم یعنی افزایش میزان اسانس در قدم اول و میزان متابولیت (ها) در گام دوم دست یافت. با توجه به نتایج این مطالعه برخی متابولیت های ثانویه به خصوص ترکیبات فنولی مهم در اسانس آویشن دنایی به محلول پاشی اسید جاسمونیک تا حدودی واکنش نشان دادند. 

Keywords [Persian]

  • آویشن دنایی متابولیت¬های ثانویه اسید جاسمونیک GC-MS
طاهری،ش.، حاتم زاده، ن.، بخشی، ع.، قاسم نژاد، د. 1388. تأثیر متیل جاسمونات بر سنتز آنتوسیانین در گل سوسن شرقی. ششمین کنگره علوم باغبانی ایران. 1388.

قاسمی،ع 1388. گیاهان دارویی و معطر، شناخت و بررسی اثرات آن ها. انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی شهرکرد.  صفحات 255،  474 تا 476.

قناتی، ف.، بختیاریان، س.، عبدالمالکی، پ.، 1389. تأثیر متیل جاسمونات بر متابولیت­های ثانویه گیاه همیشه بهار. مجله علوم و فن­آوری زیستی مدرس. دوره 1: 21 تا 33.

موسوی، ع. 1390. اثر محلول پاشی اسید جاسمونیک بر خصوصیات فیتوشیمیایی گل همیشه بهار. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی کشاورزی-گیاهان دارویی، دانشگاه ازاد اسلامی واحد شهرکرد.

 

Adams RP. 2007. Identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectrometery, 4th Ed., p. 456, Allured Publishing Corporation, Carol Stream, IL.

Creelman, R. A. and Mullet, J. E. 1997. Biosynthesis and action of jasmonates in plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology., 48: 355–381.

Hamedi, B., Ghasemi Pirbalouti, A. and Moradi, P. 2012. The effect of foliar application of jasmonic acid on hypercine of Hypericum perfuratum L. Planta Medica., 78 - PF17.

Hildmann, T., Ebneth, M., Peña-Cortés, H., Sánchez-Serrano, J.J., Willmitzer L. and Prat S. 1992. General roles of abscisic acid and jasmonic acid in gene activation as a result of mechanical damage, Plant Cell., 4: 1157-1170.

Kim, H.J., Chen, F., Wang, X. and Rajapakse, N. C. 2005. Effect of chitosan on the biological properties of sweet basil (Ocimum basilicum L.) Journal of Agricucture and Food Chemistry.,  53: 3696-3701.

Martin, D., Tholl, D., Gershenzon, J., Bohlmann, J. 2002. Methyl jasmonate induces traumatic resin ducts, terpenoid resin biosys-thesis, and terpenoid accumulation in developing xylem of Norway spruce stems. Plant Physiology., 129: 1003-1018.

 Mizukami, H., Tabira, Y. and Ellis, B.E.  1993. Methyl jasmonate-induced rosmarinic acid biosynthesis in Lithospermum erythrorhizon cell suspension cultures, Plant Cell Reports., 12: 706-709.

Sanchez-Sampedro, M. A., Fernandez-Tarrago, J. and P. Corchete. 2005. Yeast extract and methyl jasmonate-induced silymarin production in cell cultures of Silybum marianum (L.) Gaertn. Journal of Biotechnology. 119: 60 –69.

Sembdner, G. and Parthier, B. 1993. The biochemistry and the physiological and molecular actions of jasmonates. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology., 44: 569-589.

Yu, K.W., Gao, W., Hahn, E.J. and Paek, K.Y. 2002. Jasmonic acid improves ginsenoside accumulation in adventitious root culture of Panax ginseng C.A. Meyer. Biochemistry Engeering Journal., 11: 211–215.

Zhao, J., Lawrence, C.D. and Verpoorte, R. (2005). Elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites. Biotechnology Advances., 23: 283–333.