.Effect of Biological and Non-Biological Compounds on Biochemical Traits of Pistachio Leaves
A B S T R A C T
Pistachio, Pistacia vera L., as one of the most important horticultural products and the third export commodity of Iran has special economic importance among agricultural products. In this study, the foliar application effect of five treatments: Spirotratram (Movento®), salicylic acid, Dill seed methanolic extract, spirotetramate + salicylic acid, spirotetramate + Dill seed methanolic extract, and distilled water as a control on was investigated on the pistachio leaf secondary compounds in Mahan region. The type of pistachio leaves secondary metabolites was determined using gaschromatography-mass spectrometry (GC-MASS). Based on the results of the analysis, the highest percentage of active and important secondary metabolites was observed in Dill seed methanolic extract. Its important constituents were Dillapiole, Dl-Limonene and carvone. Dillapiole (34.14%) was one of the compounds of diol and belongs to derivatives of alkaloids, which has strong antifungal, antimicrobial and antilarval properties. Dl-limonene (24.55%) was a series of cyclic monoterpene compounds that have insecticidal properties and the combination of carvone is composed of cis-dihydrocarvone and d-carvone (35.13%). Carvone was also one of the terpenoid compounds and has a strong pesticidal characteristic. Considering that plant secondary metabolites play an important defense role against biological stresses and act as a source of antibiotics; According to the present research results, plant compounds such as dill seed extract with synthetic pesticides or alone can be considered as a potential solution in pest control
چکیده
پسته با نام علمی .Pistacia vera L به‌عنوان یکی از مهمترین محصولات باغی و سومین کالای صادراتی ایران از اهمیت اقتصادی ویژه‌ای در بین محصولات کشاورزی برخوردار است. در این پژوهش تأثیر محلولپاشی پنج تیمار اسپیروتترامات )®(Movento)، اسید سالیسیلیک، عصاره متانولی بذر شوید، اسپیروتترامات+ اسید سالسیلیک، اسپیروتترامات+ عصاره متانولی بذر شوید و آب مقطر به عنوان شاهد روی ترکیبات ثانویه برگ درختان پسته در منطقه ماهان بررسی شد. نوع متابولیت‌های ثانویه برگ پسته با استفاده از روش کروماتوگرافی گازی متصل به طیف سنج جرمی (GC-MASS) تعیین شد. بر اساس نتایج به دست آمده از آنالیز، بیشترین درصد متابولیت‌های ثانویه فعال و مهم در عصاره متانولی بذر شوید برگ گیاه پسته مشاهده شد. از ترکیبات مهم آن دی‌لاپی‌ال، Dillapiole، (14/34 درصد)، دی‌ال‌لیمونن، dl-Limonene، (55/24 درصد) و کاروون، Carvone، (13/35 درصد) بودند. دی‌لاپی‌ال، از سری ترکیبات دی‌ال و از مشتقات آلکالوییدها بوده که به‌شدت خصوصیت ضد قارچی و ضد لارو حشرات دارد. دی‌ال- لیمونن از سری ترکیبات مونوترپن حلقوی است که دارای خاصیت حشره‌کشی میباشد و ترکیب کاروون به دو صورت سیس‌دهیدرو کاروون، CIS-Dihydrocarvone، و دی‌هیدرو کاروون، Dihydrocarvone، میباشد. کاروون هم از سری ترکیبات ترپنویید میباشد و به شدت خصوصیت آفتکشی دارد. با توجه به اینکه متابولیت‌های ثانویه گیاهی نقش دفاعی مهمی در برابر تنش‌های زیستی دارند و به‌عنوان یک منبع آنتی‌بیوتیکی عمل میکنند؛ بر اساس نتاج پژوهشی حاضر، ترکیبات گیاهی مانند عصاره بذر شوید همراه با آفتکش‌های مصنوعی و یا به تنهایی میتوانند به‌عنوان یک راه‌کار بالقوه، درکنترل آفات مورد توجه قرار گیرند.
واژه هاي کليدي: آلکالویید، پسته، سم، متابولیت ثانویه
مقدمه
در کشاورزي مدرن حفاظت از گیاهان به وسیله آفتکش هاي شیمیایی یک فاکتور اساسی در افزایش تولید به شمار می آید؛ با این حال، محدودیت ها و خطرات استفاده بیش از اندازه این آفتکش ها در طبیعت نیز آشکار شده است. در سال هاي اخیر، به استفاده از ترکیبات استخراج شده از گیاهان و الیسیتورهاي غیرزیستی مانند سالیسیلیک اسید به عنوان جایگزین آفتکش هاي شیمیایی در کنترل آفات توجه زیادي شده است. در حقیقت . گیاهان در مسیر تکامل به یک سیستم دفاعی کارآمد در مقابل بیشتر حشرات دست یافته اند، به طوري که برخی از گیاهان به یک منبع غنی از ترکیبات با خاصیت زیست کشی تبدیل شده اند . براي مثال میتوان به ترکیباتی با خاصیت سمی ضد تغذیه اي ، محدود کننده رشد حشرات و محدودکننده باروري و تولید مثل حشرات اشاره نمود. با این حال امروزه در سرتاسر جهان تمایل براي پیدا کردن گیاهان جدید که داراي منابع غنی از حشره کش هاي بیولوژیک هستند افزایش یافته است. این اقدام گامی مؤثر در جهت حفظ و سلامت محیط زیست است.
گیاه شوید از تیره چتریان میباشد. بر اساس مطالعات صورت گرفته، مقدار ترکیبات مؤثر موجود در شوید از شروع ساقه دهی به تدریج افزایش یافته و تا مرحله گلدهی به حداکثر میرسد و از این مرحله به بعد به تدریج از میزان آن کاسته میشود. مطالعات انجام شده نشان میدهد که علیرغم اینکه میزان ترکیبات ثانویه شوید کشت شده در ایران کمتر از سایر کشورها است ولی این اسانس از کیفیت بالاتري برخوردار میباشد. میزان فلاندرن، کاروون و لیمونن در شوید ایران بالاتر از شوید سایر کشورها است. بیش از 95 درصد اسانس شوید ایران را مجموع ترکیبات آلفا- فلاندرن، لیمونن، دي ال اتر، کاروون و ترانس دي هیدرو اروون تشکیل میدهند.
مهمترین ترکیبات موجود در اسانس حاصل از پیکره رویشی شوید، دي کاروون و آلفا- فلاندرن و مهمترین ترکیبات موجود در اسانس حاصل از بذر کاملاً رسیده، ديکاروون و لیمونن میباشد. دانه شوید داراي 2/1 تا 7/7 درصد اسانس ديلانوزید،کومارین،کامپفرول، ویسنین، میریستیسین و سایرفلاونوییدها، اسیدهاي فنلی، پروتئین، چربی و غیره است. این گیاه غنی از ترکیبات فلاونوئیدي نیز میباشد.
اسید سالسیلیک یا ارتوهیدروکسی بنزوئیک اسید به گروهی از ترکیبات فنلی تعلق دارد و به وسیله میکروارگانیسم ها و سلول هاي ریشه ساخته شده و به شکلهاي مختلف در هوا، سطح
برگ و اطراف ریشه وجود دارد. اسید سالسیلیک تولید شده، در تنظیم مراحل مختلف رشد گیاه مانند جذب یون، فتوسنتز و تکامل گیاه نقش مهمی ایفا میکند. اسید سالسیلیک تولید شده در ریزوسفر برخی گیاهان، عمل آللوپاتی از خود نشان میدهند و از این طریق مانع از رشد گیاهان اطراف میشوند.
مطالعات انجام شده نشان میدهد که مهم ترین عمل اسید سالسیلیک، پاسخ و مقاومت نسبت به برخی تنش ها از جمله فلزات سنگین، گرما، سرما، خشکی، شوري و بیماري هاي گیاهی میباشد و این ترکیب توانسته تا حدود زیادي مشکلات ناشی از این تنش ها را کاهش دهد.
حشره کش اسپیروتترامات از جمله مشتقات اسید تترامیک است. این حشره کش در ساخته شدن چربی در بدن حشرات، از طریق کاهش فعالیت استیل کوآنزیم A اختلال ایجاد کرده و این شرایط کاهش قدرت باروري و در نهایت مرگ حشره را در پی خواهد داشت. این ترکیب بعد از ورود به بافت گیاهی هیدرولیز شده و به صورت الکلی درآمده و تمام ویژگی هاي لازم یک حشره کش سیستمیک فعال در آوندهاي آبکش را دارا خواهد بود. به همین دلیل تاثیر این آفتکش روي آفات مکنده به صورت تأخیري گزارش شده است.
استفاده از آفتکش اسپیروتترامات براي کنترل تریپس غربی گل در استرالیا به ثبت رسیده است. در ایران نیز این براي کنترل شیمیایی SC آفتکش با فرمولاسیون 10 پسیل پسته با غلظت مصرفی نیم در هزار توصیه و ثبت شده است و دوره کارنس آن براي محصول پسته هفت روز گزارش شده است. اسپیروتترامات جزو گروه سموم کتوانول هاي طبقه بندي میشود. این سم (cyclic ketoenol) حلقوي
از سموم سیستمیک است و تقریبا در همهي بافت هاي گیاهی از جمله آوند آبکش، آوند چوبی، ساقه، برگ و ریشه گسترش یافته و از سنتز چربی ها در بدن حشرات جلوگیري میکند.
متابولیت هاي ثانویه ترکیباتی هستند که در برخی از گروه هاي تاکسونومیکی وجود دارند. این ترکیبات براي زنده ماندن گیاه ضروري نیستند ولی موجود زنده براي اعمال واکنش در برابر محیط به آن ها نیاز دارد و تامین کننده بقاي موجود در محیط زیست هستند. این ترکیبات نقش مهمی در دفاع گیاهان در برابر حشراتی که از گیاهان تغذیه میکنند، دارند و داراي خاصیت دورکنندگی و بازدارنده تخمریزي و غیره میباشند.
*به طور کلی میتوان مسیر سنتزي و ساختار شیمیایی متابولیت هاي ثانویه را به چهار گروه تقسیم بندي کرد:
1- ترپن ها و استروئیدها،
2- فنولیک ها شامل فلاونوئیدها، تانن و لیگنین،
3- ترکیبات نیتروژن دار شامل آلکالوئیدها و گلیکوزیدها،
4- سایر متابولیت هاي ثانویه شامل مواد تلخ، موسیلاژها، ویتامین ها، تانن ها و اسید سالسیلیک که به دلیل ناهماهنگی ساختار شیمیایی آن ها در گروه هاي قبلی قرار نمیگیرند.
به طور کلی میتوان چنین گفت که ترکیبات فنلی موجود در گیاه نقش مهمی را به عنوان ترکیبات دفاعی بازي کرده و اهمیت زیادي در بقاي گیاه در محیط دارند. آثار و عواقب آفت کش هاي شیمیایی همچون افزایش آلودگی هاي زیست محیطی و اثرات باقیمانده سموم شیمیایی روي محصولات کشاورزي، مقاومت حشرات به آفت کش ها، از بین رفتن حشرات مفید و به طور کلی به هم خوردن تعادل طبیعت و نیاز افزاینده بشر، بسیاري از متخصصان را بر آن داشته است که به تأمین راه حل هاي مناسب بپردازند. در این رابطه طی تحقیقات انجام شده، متخصصان سعی در استفاده ازسایر روش هاي مبارزه با آفات نظیر مبارزه بیولوژیک، ایجاد گیاهان مقاوم به آفات و بیماريهاي گیاهی، کنترل هورمونی و فرمونی و استفاده از حشره کش هاي گیاهی نموده اند. امروزه دورنمایی وجود دارد که حشره کش ها را بتوان از منابع موجود در طبیعت به دست آورد.
در تحقیق انجام شده توسط کاراموزیان و همکاران ، طی دو سال پاشش، تیمار عصاره متانولی بذر شوید در تلفیق با اسپیروتترامات بیشترین تأثیر را در کنترل جمعیت پوره هاي پسیل پسته داشت. همچنین مقدار ترکیبات فنل و فلاونوئید کل نیز در برگ درختان پسته تیمار شده با ترکیبات مورد مطالعه، اختلاف معنیداري نشان دادند. به طوري که بالاترین سطح فنل کل در تیمار اسپیروتترامات+ عصاره متانولی بذر به دست آمد. حال با توجه به مطالب فوق الذکر از مهمترین اهداف این مطالعه، تعیین متابولیت هاي ثانویه و ارزیابی و تأثیر واکنش گیاه پسته نسبت به محلولپاشی گیاه با ترکیبات زیستی و شیمیایی می باشد که درمدیریت تلفیقی آفات پسته و کاهش هزینه براي کشاورزان میتواند مؤثر باشد.
مواد و روش ها
الف- عصاره گيري بذر شويد با استفاده از دستگاه اولتراسونيک
ب- عصاره گيري برگ پسته جهت تعيين متابوليت هاي ثانويه با استفاده از روش کروماتوگرافي گازي متصل به طيف سنج جرمي
نتايج و بحث
بررسي ترکيبات ثانويه برگ پسته در تيمارهاي اسپيروتترامات، اسپيروتترامات+ اسيد سالسيليک، اسپيروتترامات+ عصاره متانولي بذر شويد، ساليسيليک اسيد و شاهد با استفاده از کروماتوگرافي
الف- تيمار اسپيروتترامات
این ترکیب شیمیایی به شدت خاصیت ضدقارچی و ضدمیکروبی داشته و روي لارو حشرات هم تأثیر کشندگی دارد.
ب- تيمار تلفيق اسپيروتترامات و اسيد سالسيليک
این ترکیب داراي خاصیت آنتی اکسیدانی و ضدقارچی قوي بوده و از همه مهم تر داراي خاصیت لاروکشی میباشد. در گیاهان پسته تیمار شده با اسپیروتترامات+ اسید سالسیلیک، ترکیبات ثانویه دیگر با خواص حشره کشی یافت شد.
ج-تيمار تلفيق اسپيروتترامات و عصاره متانولي بذر شويد
ویتامین E از سري ترکیبات ترپنویید میباشد که داراي خاصیت ضدالتهابی بوده و باعث دفع حشرات به خصوص دوبالان (پشه ها) میشود.
از ترکیبات موجود دیگر در این تیمار، ترکیب فلاونوئیدي بود که داراي خاصیت ضد التهاب و آنتی اکسیدان است و سبب افزایش مقاومت در برابر حشرات نیز میشود.
ترکیب دیگردسته آلکالوئیدها بود که موجب افزایش خواص دفاعی گیاه در برابر عوامل محیطی از جمله حشرات و جانوران گیاهخوار میشود.
ترکیب لینولنیک اسید، متیل استرنیز نوعی اسید چرب میباشد که علاوه بر فعالیت بیولوژیکی بالایی که دارد، از تکثیر حشرات جلوگیري میکند.
د- تيمار اسيد سالسيليک
ترکیبات آلکالوئید نیز فقط در این تیمار یافت شد که داراي خاصیت ضدقارچی قوي و آفتکشی میباشد.
ه- تيمار عصاره متانولي بذر شويد
دي ال- لیمونن از سري ترکیبات مونوترپن حلقوي است که داراي خاصیت ضد آفت میباشد.
و- شاهد
یک ترکیب ترپن حلقوي و داراي خاصیت آنتیاکسیدانی و ضد حشرات به خصوص مالاریا میباشد که فقط در تیمار شاهد مشاهده شد.
نتایج حاصل از دستگاه GC- MASS در مطالعه حاضر نشان میدهد که عصاره بذر شوید میتواند به تنهایی چندین برابر آفتکش اسپیرومات ترکیبات حشره کشی را ایجاد کنند. حال با توجه به مکانیسم القاي مقاومت ترکیبات گیاهی در گیاهان در برابر آفات و تولید مواد فرار شیمیایی از گیاه که در جلب دشمنان طبیعی نقش مؤثري دارند، توصیه میشود که تأثیر مقاومت القایی بر عملکرد آفت و دشمنان طبیعی مطالعه شود تا از نتایج به دست آمده در تدوین برنامه هاي مدیریت تلفیقی محصول استفاده گردد.
نتيجه گيری
ترکیبات گیاهی با توجه به کم خطر بودن و دوام آنها میتوانند جایگزین مناسبی براي سموم شیمیایی درکنترل آفات باشند. کاربرد این ترکیبات به تنهایی یا همراه با آفت کش هاي مصنوعی در مدیریت تلفیقی آفات میتواند باعث کاهش مقدار مصرف سموم شیمیایی شود.