تأثیر نانوذره آهن و پوترسین بر صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه دارویی مریم گلی (Salvia officinalis L.) تحت تنش شوری

مقدمه

گیاهان دارویی از محصول‌های مهم اقتصادی با کاربرد وسیع در طب سنتی و مدرن به صورت خام یا فرآوری شده هستند. استفاده روزافزون از آن‌ها به عدم امکان سنتز صنعتی بسیاری از مواد مؤثره طبیعی، عوارض جانبی داروهای شیمیایی و نیاز به اسانس‌ها و مواد مؤثره طبیعی در تولید سایر ترکیبات شیمیایی نسبت داده می‌شود (Madady et al., 2025). مریم گلی (Salvia officinalis L.) از خانواده نعناعیان، در طب سنتی جایگاه ویژه‌ای داشته و برگ‌های آن حاوی ترکیباتی نظیر دیترپن، سالوین، فلاونوئیدهای دی‌ترپنی، اسیدهای فنولیک و تانن‌هاست (Salimpour et al., 2014). این گیاه برای ضدعفونی و ترمیم زخم، کاهش قند خون در افراد سالم و بیماران دیابتی، تسکین دردهای مفصلی، سرگیجه، میگرن و بی‌نظمی قاعدگی کاربرد داشته و به‌واسطه داشتن آنتی‌اکسیدان‌های غنی از کلسیم، منیزیم، روی و پتاسیم گشادکننده عروق هستند (Kalvandi et al., 2014).

تولید مواد مؤثره در گیاهان دارویی نه تنها تابع عوامل ژنتیکی است، بلکه متأثر از شرایط محیطی نیز می‌باشد. رشد و بازدهی گیاهان همواره توسط تنش‌های زنده و غیرزنده محیطی محدود می‌شود (Ghorbani et al., 2018). از میان تنش‌های غیرزنده، تنش شوری به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل کاهنده رشد و عملکرد گیاه شناخته می‌شود. انباشت یون‌ها در بافت‌های گیاهی منجر به تنش اسمزی، اختلال در تعادل یونی و جذب عناصر غذایی، و در نهایت کاهش رشد گیاه می‌شود (Vojodi Mehrabani, 2023). در شرایط شوری، روزنه‌ها بسته شده و فرآیندهای فیزیولوژیک گیاه با اختلال مواجه می‌شوند (Türkan & Demiral, 2009). تداوم تنش شوری سبب تولید رادیکال‌های آزاد اکسیژن و گونه‌های فعال نیتروژن شده و گیاه با فعال‌سازی سامانه‌های دفاعی آنزیمی (کاتالاز، سوپراکسید دیسموناز، پراکسیداز و اسکوربات پراکسیداز) و غیرآنزیمی (تجمع ترکیبات فنلی، فلاونوئیدها، آسکوربیک اسید، گلوتاتیون و کاروتنوئیدها) از خود مقاومت نشان می‌دهد (Pérez-Labrada et al., 2019).

امروزه به منظور کاهش اثرات زیان‌بار شوری و افزایش تحمل گیاهان در خاک‌های شور، استفاده از محرک‌های زیستی و غیرزیستی توصیه می‌شود. در این میان، نانوذرات به علّت سطح ویژه بالا و ابعاد خاص خود، کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند (Cao et al., 2018). نفوذ سریع و آسان‌تر نانوذرات به درون غشای سلولی، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است (Narimani et al., 2024). پوشش‌دهی کودها با ذرات نانو، آزادسازی کنترل‌شده عناصر غذایی را فراهم کرده و از تثبیت آن‌ها جلوگیری می‌کند (Vanacker et al., 1995).

آهن عنصر ضروری برای سلامت گیاه است که در فعالیت‌های آنزیمی فتوسنتز و تنفس نقش کلیدی دارد (Bhatia et al., 2025). کاربرد برون‌زای آهن با القای تولید گونه‌های فعال اکسیژن و ایجاد تنش اکسیداتیو، محرکی قوی برای افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه است (‎Adabavazeh et al., 2023). بنابراین، نانوکود آهن منبعی قابل اطمینان و غنی از آهن دوظرفیتی برای گیاهان محسوب می‌شود (Rezaiean Joybari et al., 2024).

در سال‌های اخیر، استفاده از تنظیم‌کننده‌های رشد نظیر پلی‌آمین‌ها نیز به‌عنوان راهکاری نوین برای تعدیل اثرات مخرب تنش‌های محیطی در گیاهان مطرح شده است. این ترکیبات در فرآیندهایی نظیر رشد، نمو و پاسخ به تنش‌های زنده و غیرزنده نقش مؤثری دارند (Gerami et al., 2019). پلی‌آمین‌ها با انباشت در بافت گیاهی به مولکول‌های آنیونی نظیر پروتئین‌ها، فسفولیپیدهای غشایی و پلی‌ساکاریدهای پکتینی متصل شده و از DNA در برابر تجزیه آنزیمی و آسیب رادیکال‌های آزاد اکسیژن تولید شده در شرایط تنش محافظت می‌کنند (El-Lethy et al., 2010). پوترسین با خاصیت آنتی‌اکسیداتیوی خود تعادل کاتیون-آنیون را برقرار کرده و از کاهش شدید عناصر غذایی حتی در شرایط تنش شدید جلوگیری می‌کند. همچنین، با خنثی‌سازی اثرات منفی سدیم و کلر، شدت شوری را کاهش و تولید متابولیت‌های ثانویه را افزایش می‌دهد (Mohseni Mohammadjanlou et al., 2023). پژوهش‌های پیشین نشان دادند اثرات نانوذره آهن و پوترسین در شرایط تنش به عواملی مانند غلظت، اندازه، واکنش‌پذیری، ساختار شیمیایی و گونه گیاهی وابسته است. از جمله این پژوهش‌ها می‌توان به بررسی اثر پوترسین بر رشد، فتوسنتز و ترکیبات آلکالوئیدی گیاه تاتوره (Datura stramonium L.) در پاسخ به شوری تحت شرایط هیدروپونیک (Niakan et al., 2015)، پاسخ صفات مورفوفیزیولوژیک کلزا (Brassica napus L.) به کاربرد نانوذرات آهن تحت تنش شوری (Kashani et al., 2019)، تأثیر سلنیوم و نانوذره آهن بر رشد و عملکرد شمعدانی عطری تحت تنش شوری (Vojodi Mehrabani et al., 2022)، و اثر محرک‌های نانوذره آهن و پوترسین بر صفات عملکردی و فیزیولوژیک گیاه کاملینا (Rezaiean Joybari et al., 2024) اشاره کرد.

با وجود پژوهش‌های پیشین، شکاف علمی همچنان در دو حوزه باقی مانده است. نخست آنکه بیشتر پژوهش‌ها به‌صورت مجزا به بررسی اثر نانوذرات آهن یا پوترسین پرداخته‌اند و اطلاعات اندکی در مورد اثرات متقابل و هم‌افزایی این دو ماده وجود دارد. همچنین علی‌رغم ارزش دارویی و اقتصادی بالای گیاه مریم گلی، تاکنون هیچ پژوهشی به بررسی تأثیر همزمان نانوذره آهن و پوترسین بر بهبود تحمل به شوری در این گیاه نپرداخته است. این شکاف علمی، ضرورت انجام پژوهش حاضر را توجیه می‌نماید. نوآوری این پژوهش در بررسی هم‌زمان نانوذره آهن به‌عنوان محرک تغذیه‌ای و آنتی‌اکسیدانی و پوترسین به‌عنوان تنظیم‌کننده رشد و محافظ غشاء بر پاسخ‌های ریخت‌شناسی، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه مریم گلی تحت تنش شوری است. ترکیب این دو ماده توسط سازوکار‌های مکمل، یعنی تقویت سیستم آنتی‌اکسیدانی توسط آهن و تثبیت غشاء توسط پوترسین، می‌تواند اثرات هم‌افزایی ایجاد کرده و تحمل به شوری بیش از کاربرد جداگانه هر یک افزایش دهد. بدین منظور، تأثیر جداگانه و توأم دو ماده نانوذرات آهن و پوترسین بر صفات ریخت‌شناسی، میزان سبزینگی و برخی خواص آنتی‌اکسیدانی گیاه مریم گلی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.

مواد و روش ها

این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی مؤسسه آموزش عالی سنا واقع در شهرستان ساری در سال 1404 اجرا شد. بذور مریم گلی از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه و پس از جوانه‌زنی، گیاهچه‌ها به گلدان‌های حاوی پرلیت و پیت‌ماس منتقل و با محلول هوگلند (7/5-5/5 pH:) تغذیه شدند. تیمارها شامل شوری در سه سطح (0، 75 و 150 میلی‌مولار کلرید سدیم) به صورت آبیاری، نانوذره آهن در چهار سطح (0، 50، 100 و 200 پی‌پی‌ام) و پوترسین در سه سطح (0، 5/0 و 1 میلی‌مولار) به صورت محلول‌پاشی بودند. چهار هفته پس از اعمال تیمارها، صفات ریخت‌شناسی (ارتفاع، تعداد برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی)، فیزیولوژیک (کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید) و بیوشیمیایی (قند محلول، پرولین، فلاونوئید، فعالیت کاتالاز، پراکسیداز و درصد مهار رادیکال آزاد) اندازه‌گیری شدند.

ارزیابی صفات ریخت‌شناسی

تعداد برگ در هر گلدان شمارش و ارتفاع گیاهان با خط‌کش بر حسب سانتیمتر اندازه‌گیری شد. همچنین وزن تر اندام هوایی با ترازو تعیین شد. برای سنجش وزن خشک (بیوماس)، نمونه‌های تر به مدت 48 ساعت در آون با دمای 75 درجه سانتی‌گراد قرار گرفته و سپس با ترازوی دیجیتال با دقت 001/0 گرم توزین شدند.

ارزیابی صفات فیزیولوژیک

سنجش رنگیزه‌های فتوسنتزی: میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی با روش Arnon (1949) تعیین شد. بدین منظور، 5/0 گرم از برگ جوان در 5 میلی‌لیتر استون 80 درصد سائیده شده و عصاره صاف‌شده در طول موج‌های 663، 645 و 470 نانومتر با اسپکتروفتومتر (مدل SPECORD®200، شرکت Analytik Jena، آلمان) خوانده شد. مقادیر کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید بر حسب میلی­گرم بر گرم وزن تر محاسبه شد:

رابطه 1:

Chl a=(19.3×A663-0.86×A645) V/100W

رابطه 2:

Chl b= (19.3×A₆₄₅-3.6×A₆₆₃) V/100W

رابطه 3:

Car= (1000A₄₇₀-1.82Chla-85.02 Chlb)/198

که در آن، V حجم استون استفاده شده، W وزن نمونه گیاهی و A جذب نوری عصاره به میلی­گرم بر لیتر است.

بررسی صفات بیوشیمیایی

اندازه­گیری میزان قند محلول: برای استخراج قند محلول، 1/0 گرم بافت تازه در 5 میلی‌لیتر اتانول 80 درصد خرد شده و به مدت 15 دقیقه در بن‌ماری قرار داده شد. عمل استخراج توسط اتانول 4 بار تکرار شد. عصاره‌های الکلی جمع‌آوری و در 70 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد تا الکل تبخیر شود. برای حذف کلروفیل، عصاره به نسبت 1:5 با کلروفرم مخلوط شده و پس از ورتکس و سانتریفیوژ (10 دقیقه، 1000 دور در دقیقه)، فاز شفاف بالایی جدا شد. اندازه‌گیری قند توسط روش آنترون بر اساس روش McCready et al. (1950) انجام شد. بدین منظور، 200 میکرولیتر عصاره با 3 میلی‌لیتر معرف آنترون مخلوط و به مدت 20 دقیقه در حمام آب جوش قرار داده شد. پس از سرد شدن، جذب در طول موج 620 نانومتر توسط رابطه (4) اندازه‌گیری شد. برای تهیه 100 میلی‌لیتر معرف آنترون، ابتدا 76 میلی‌لیتر اسید سولفوریک 98 درصد با 30 میلی‌لیتر آب مقطر رقیق شد و پس از سرد شدن، 150 میلی‌گرم آنترون در آن حل گردید. این معرف در ظرف کهربایی نگهداری شد.

رابطه 4:

که در آن، C معادله خط (C=a×A+b) یا غلظت قند حاصل از منحنی استاندارد بر حسب میکروگرم بر میلی‌لیتر، V_extract حجم نهایی عصاره پس از استخراج و تبخیر الکل بر حسب میلی‌لیتر، D ضریب رقت، W وزن بافت تر معادل 1/0 گرم است.

اندازه­گیری غلظت پرولین: نیم گرم برگ تازه گیاه با اسید سولفوسالیسیلیک سه درصد هموژن شد. به 2 میلی‌لیتر از هموژن، 2 میلی‌لیتر معرف ناین‌هیدرین افزوده و به مدت یک ساعت در حمام آب جوش با دمای 100 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. واکنش با قرار دادن نمونه‌ها در یخ متوقف شد. سپس، 4 میلی­لیتر تولوئن افزوده شد و جذب فاز رویی در طول موج 520 نانومتر خوانده شد. غلظت پرولین با استفاده از منحنی استاندارد و رابطه مربوطه بر مبنای وزن تر محاسبه و با ضریب تبیین 9839/0 بر حسب میکروگرم بر گرم وزن تر (C) محاسبه شد (Bates et al., 1973):

رابطه 5:

y=0.0075x+0.0429

سنجش مقدار فلاونوئید کل: فلاونوئید کل با روش کالری‌متری آلومینیوم کلراید اندازه‌گیری شد (Du et al., 2009). برای انجام آن، 150 میکرولیتر عصاره با اتانول 30 درصد، نیتریت سدیم و کلرید آلومینیوم مخلوط شده و پس از 5 دقیقه، هیدروکسید سدیم یک میلی‌مولار اضافه شد. پس از 10 الی 15 دقیقه، جذب نمونه‌ها در طول موج 506 نانومتر خوانده شد. مقدار فلاونوئید کل توسط منحنی استاندارد کاتچین به معادله خط  با ضریب تبیین 987/0 محاسبه و بر حسب میلی‌گرم کاتچین در گرم وزن تازه بیان شد.

سنجش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی

استخراج محلول آنزیمی: برای استخراج آنزیم‌های کاتالاز و گایاکول پراکسیداز، 5/0 گرم از نمونه برگی در هاون چینی کاملاً سرد همراه با نیتروژن مایع سائیده شد. سپس 2 میلی‌لیتر بافر فسفات سرد (7=pH) حاوی 5/0 میلی‌مولار EDTA به آن اضافه شد. هموژن‌های حاصل به لوله‌های آزمایش منتقل شده و به مدت 15 دقیقه با سرعت 20000 دور در دقیقه در دمای 4 درجه سانتی‌گراد سانتریفیوژ شد. برای جلوگیری از اثرات مخرب انجماد و ذوب مکرر، محلول آنزیمی تا زمان اندازه‌گیری در دمای 20- درجه سانتی‌گراد نگهداری شد (Sairam et al., 2002).

فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز: فعالیت آنزیم پراکسیداز با اندازه‌گیری افزایش جذب در ۴۷۰ نانومتر به مدت یک دقیقه در مخلوط واکنش شامل بافر فسفات، EDTA، پراکسید هیدروژن و عصاره آنزیمی تعیین شد. فعالیت بر اساس تشکیل تتراگایاکول و ضریب خاموشی ۲۶/۶ میلی‌مول بر سانتی‌متر طبق رابطه (۶) محاسبه شد (Tang & Newton, 2005). یک واحد فعالیت به عنوان مقدار آنزیمی تعریف می‌شود که یک میکرومول تتراگایاکول در دقیقه به ازای هر میکروگرم پروتئین تشکیل دهد.

رابطه 6

که در آن،  تغییرات جذب در دقیقه در طول موج 470 نانومتر،  حجم کل محلول واکنش و  حجم عصاره آنزیمی مورد استفاده بر حسب میلی‌لیتر،  غلظت پروتئین عصاره و t زمان یک دقیقه است.

فعالیت آنزیم کاتالاز: فعالیت آنزیم کاتالاز به روش Luck (1974) اندازه‌گیری شد (Aebi, 1974). بدین‌منظور، 20 میکرولیتر عصاره آنزیمی با 980 میکرولیتر بافر فسفات حاوی 2 میلی‌مولار پراکسید هیدروژن مخلوط شد. کاهش جذب ناشی از تجزیه پراکسید هیدروژن در طول موج 240 نانومتر اسپکتروفتومتر طی یک دقیقه ثبت شد. محلول جذب زمینه برای دستگاه شامل تمامی موارد مورد استفاده به جز عصاره آنزیمی استخراج شده بود. میزان پراکسید هیدروژن تجزیه شده توسط ضریب خاموشی 4/39 میلی‌مول بر سانتی‌متر محاسبه و فعالیت آنزیم کاتالاز بر حسب تغییرات جذب پراکسید هیدروژن بر میکرو‌گرم پروتئین در دقیقه بیان شد.

درصد مهار رادیکال آزاد (DPPH): جهت اندازه‌گیری مهار رادیکال آزاد، 2 میلی‌لیتر از عصاره با 2 میلی‌لیتر محلول متانولی DPPH (004/0 درصد) مخلوط شد. میزان جذب نمونه‌ها در طول موج 517 نانومتر در مقابل شاهد قرائت شد. درصد مهار رادیکال آزاد (%I) هر نمونه با رابطه ذیل (Miliauskas et al., 2004) محاسبه شد:

رابطه 7:

آنالیز آماری

 پیش از تجزیه و تحلیل، نرمال بودن توزیع داده‌ها با آزمون کلموگروف-اسمیرنوف و همگنی واریانس خطاهای آزمایشی با آزمون لون بررسی شد. داده‌ها توسط آنالیز واریانس یک‌طرفه در نرم‌افزار SAS 9.2 تحلیل شدند. مدل آماری شامل اثر ثابت تیمارها بود. در صورت معنی‌دار شدن اثر تیمارها در سطح احتمال ۵ درصد، مقایسه میانگین‌ها با آزمون چند دامنه‌ای دانکن انجام گرفت. رسم نمودارها با نرم‌افزار Excel انجام شد و داده‌ها به صورت میانگین ± خطای استاندارد گزارش شدند.

نتایج

تأثیر نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر صفات مورفولوژیک گیاه مریم گلی: نتایج تجزیه واریانس اثرات ساده نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر صفات ریخت‌شناسی مورد بررسی (ارتفاع، تعداد برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی) در سطوح یک و پنج درصد معنی‌دار بود. همچنین، اثر متقابل نانوذره آهن و پوترسین بر وزن تر و خشک اندام هوایی در سطح یک درصد معنی‌دار شد. در مقابل، اثرات متقابل دوگانه (نانوذره آهن×شوری و پوترسین×شوری) و سه‌گانه تیمارها بر صفات ریخت‌شناسی معنی‌دار نبود (جدول 1).

جدول 1- تجزیه واریانس اثر نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر برخی صفات ریخت‌شناسی گیاه مریم گلی

Table 1-ANOVA of iron nanoparticle, putrescine, and salinity effects on some morphological traits of Salvia officinalis

^** معنی‌دار در سطح یک درصد، ^* معنی‌دار در سطح پنج درصد، ^ns غیرمعنی‌دار

^** Significant at the level of 1%, ^* Significant at the level of 5%, ^ns non-significant

مقایسه میانگین اثر ساده نانوذره آهن بر صفات ریخت‌شناسی گیاه مریم گلی نشان داد که با افزایش غلظت نانوذره آهن، تمامی این صفات روند افزایشی داشتند. بیشترین مقادیر ارتفاع (36/26 درصد افزایش)، تعداد برگ (42/27 درصد)، وزن تر (73/20 درصد) و وزن خشک (75/18 درصد) اندام هوایی نسبت به شاهد، در غلظت 200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن مشاهده شد. با افزایش سطح پوترسین نیز صفات ریخت‌شناسی روند افزایشی نشان دادند. بیشترین ارتفاع (92/20 سانتی‌متر) و تعداد برگ (30/8 عدد) در غلظت یک میلی‌مولار پوترسین ثبت شد. همچنین وزن تر و خشک اندام هوایی در همین سطح به ترتیب با 98/18 و 66/26 درصد افزایش نسبت به شاهد، بیشترین مقادیر را به خود اختصاص دادند. با افزایش غلظت شوری، کلیه صفات ریخت‌شناسی روند کاهشی داشتند و بیشترین کاهش در سطح 150 میلی‌مولار کلرید سدیم مشاهده شد (جدول 2)

جدول 2- مقایسه میانگین برخی صفات ریخت‌شناسی گیاه مریم گلی تحت سطوح مختلف نانوذره آهن، پوترسین و شوری

Table 2- Mean comparisons of some morphological traits of Salvia officinalis under different levels of iron nanoparticle, putrescine, and salinity

در هر ستون، میانگین‌هایی که حداقل یک حرف مشترک دارند، در سطح 5 درصد اختلاف معنی‌داری با هم ندارند.

In each column, means with at least one letter are not significantly different at the 5% level.  NFe0–NFe3 correspond to 0, 50, 100, and 200 ppm, respectively; Pu0–Pu2 are 0, 0.5, and 1 mM; and S0–S2 are 0, 75, and 150 mM.

مقایسه میانگین اثر متقابل نانوذره آهن و پوترسین نشان داد که در سطوح 50 و 100 پی‌پی‌ام نانوذره آهن، افزایش غلظت پوترسین منجر به افزایش وزن تر و خشک اندام هوایی شد. در غلظت 200 پی‌پی‌ام نانوذره نیز تیمار یک میلی‌مولار پوترسین نسبت به شاهد، روند افزایشی در این صفات نشان داد. بیشترین مقادیر وزن تر و خشک اندام هوایی در تیمار ترکیبی NFe3Pu2 (200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن و یک میلی‌مولار پوترسین) مشاهده شد (شکل 1).

شکل 1- اثر متقابل سطوح مختلف نانوذره آهن و پوترسین بر وزن تر و وزن خشک اندام‌های هوایی گیاه مریم گلی. در هر تیمار حرف یا حروف مشترک نشانه عدم وجود اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد است.

Figure 1- The interaction effects of different levels of iron nanoparticles and putrescine on the wet weight and dry weight of aerial parts in Salvia officinalis. In each treatment, common letters indicate non-significant differences at the 5% level.

NFe0–NFe3 correspond to 0, 50, 100, and 200 ppm, respectively; Pu0–Pu2 are 0, 0.5, and 1 mM.

تأثیر نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر رنگیزه­های فتوسنتزی گیاه مریم گلی: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات ساده نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر تمامی رنگیزه‌های فتوسنتزی در سطح یک درصد معنی‌دار بود. اثر متقابل نانوذره آهن و پوترسین نیز بر کلیه رنگیزه‌ها به‌جز کاروتنوئید در سطح یک درصد معنی‌دار شد. علاوه بر این، اثر متقابل نانوذره آهن و شوری و همچنین اثر متقابل سه‌گانه (نانوذره آهن، پوترسین و شوری) تنها برای صفات کلروفیل b و کلروفیل کل معنی‌دار بود (جدول 3).

جدول 3- تجزیه واریانس شد ANOVA اثر نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی گیاه مریم گلی

Table 3- ANOVA of iron nanoparticle, putrescine, and salinity effects on photosynthetic pigments content of Salvia officinalis

^** معنی‌دار در سطح یک درصد، ^* معنی‌دار در سطح پنج درصد، ^ns غیرمعنی‌دار

^** Significant at the level of 1%, ^* Significant at the level of 5%, ^ns non-significant.

مقایسه میانگین اثر ساده نانوذره آهن بر محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی گیاه مریم گلی نشان داد که با افزایش غلظت نانوذره، مقادیر این صفات نسبت به شاهد روند افزایشی داشت. بیشترین افزایش کلروفیل کل در غلظت‌های 100 و 200 پی‌پی‌ام به ترتیب با 45/20 و 20 درصد نسبت به نمونه شاهد ثبت شد. همچنین، بیشترین مقدار کاروتنوئید (12/0 میلی‌گرم بر گرم بافت تر) در غلظت 200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن مشاهده شد که نسبت به شاهد 20 درصد افزایش نشان داد. سطوح مختلف پوترسین موجب افزایش مقادیر کلروفیل شد. غلظت یک میلی‌مولار پوترسین بیشترین مقادیر را به خود اختصاص داد، به‌طوری‌که کلروفیل کل در این سطح نسبت به شاهد 28/12 درصد افزایش یافت. همچنین با افزایش سطوح شوری، مقادیر کلروفیل روند کاهشی داشت و بیشترین کاهش در غلظت 150 میلی‌مولار کلرید سدیم مشاهده شد. در مقابل، میزان کاروتنوئید با افزایش شوری روند افزایشی نشان داد و بیشترین مقدار آن (20 درصد افزایش نسبت به شاهد) در سطح 150 میلی‌مولار شوری ثبت شد (جدول 4).

جدول 4- مقایسه میانگین محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی گیاه مریم گلی تحت سطوح مختلف نانوذره آهن، پوترسین و شوری

Table 4- Mean comparisons of photosynthetic pigments content in Salvia officinalis under different levels of iron nanoparticle, putrescine, and salinity

در هر ستون، میانگین‌هایی که حداقل یک حرف مشترک دارند، در سطح 5 درصد اختلاف معنی‌داری با هم ندارند.

In each column, means with at least one letter are not significantly different at the 5% level.

NFe0–NFe3 correspond to 0, 50, 100, and 200 ppm, respectively; Pu0–Pu2 are 0, 0.5, and 1 mM; and S0–S2 are 0, 75, and 150 mM.

نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل نانوذره آهن و شوری نشان داد که در سطوح مختلف شوری (75 و 150 میلی‌مولار)، افزایش غلظت نانوذره آهن منجر به افزایش مقادیر کلروفیل b و کلروفیل کل نسبت به شاهد شد. در سطح 150 میلی‌مولار شوری، بیشترین مقادیر کلروفیل کل در غلظت‌های 100 و 200 پی‌پی‌ام نانوذره به ترتیب با 36/2 و 32/2 میلی‌گرم بر گرم بافت تر ثبت شد که نسبت به شاهد به ترتیب 88/26 و 73/24 درصد افزایش داشت (جدول 5).

جدول 5- اثر متقابل سطوح مختلف نانوذره آهن و شوری بر مقدار کلروفیل b، کلروفیل کل و فعالیت کاتالاز در گیاه مریم گلی

Table 5- The interaction effects of different levels of iron nanoparticle and salinity on chlorophyll b, total chlorophyll, and catalase activity in Salvia officinalis

در هر ستون، میانگین‌هایی که حداقل یک حرف مشترک دارند، در سطح 5 درصد اختلاف معنی‌داری با هم ندارند.

In each column, means with at least one letter are not significantly different at the 5% level.

 نتایج نشان داد که در سطوح 50 و 100 پی‌پی‌ام نانوذره آهن، افزایش غلظت پوترسین منجر به افزایش کلروفیل a  شد. در غلظت 200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن، تنها تیمار یک میلی‌مولار پوترسین (NFe3Pu2) روند افزایشی نسبت به شاهد داشت. بیشترین مقدار کلروفیل a (05/2 میلی‌گرم بر گرم بافت تر) در تیمار NFe3Pu2 ثبت شد که نسبت به شاهد 77/6 درصد افزایش نشان داد (شکل A2). در سطوح 50 و 200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن، افزایش غلظت پوترسین موجب افزایش کلروفیل b و کلروفیل کل نسبت به شاهد شد. بیشترین مقادیر این دو صفت در تیمار NFe1Pu2  (50 پی‌پی‌ام نانوذره آهن همراه با یک میلی‌مولار پوترسین) مشاهده شد (شکل B2 و C2).

شکل 2- اثر متقابل سطوح مختلف نانوذره آهن و پوترسین بر محتوای کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل کل در گیاه مریم گلی. در هر تیمار حرف یا حروف مشترک نشان­دهنده عدم وجود اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد است.

Figure 2- Interaction effects of varying iron nanoparticle and putrescine levels on chlorophyll a, chlorophyll b, and total chlorophyll content in Salvia officinalis. In each treatment, common letter(s) indicate non-significant differences at the 5% level.

NFe0–NFe3 correspond to 0, 50, 100, and 200 ppm, respectively; Pu0–Pu2 are 0, 0.5, and 1 mM.

تأثیر نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر صفات بیوشیمیایی گیاه مریم گلی: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات ساده نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر کلیه صفات بیوشیمیایی (قند محلول، پرولین و فلاونوئید) و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (کاتالاز و پراکسیداز) و DPPH در سطح یک درصد معنی‌دار بود. اثر متقابل نانوذره آهن و پوترسین بر تمامی صفات بیوشیمیایی و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی به‌جز DPPH معنی‌دار گزارش شد. اثر متقابل نانوذره آهن و شوری تنها بر فعالیت آنزیم کاتالاز در سطح یک درصد معنی‌دار بود. همچنین، اثر متقابل پوترسین و شوری فقط بر صفات بیوشیمیایی مورد بررسی در سطح پنج درصد معنی‌دار شد. در مقابل، اثر متقابل سه‌گانه (نانوذره آهن، پوترسین و شوری) بر هیچ‌یک از صفات بیوشیمیایی و آنزیمی معنی‌دار نبود (جدول 6).

جدول 6- تجزیه واریانس ANOVA اثر تیمارهای نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر صفات بیوشیمیایی ارزیابی شده در گیاه مریم گلی تحت سطوح مختلف نانوذره آهن و پوترسین

Table 6- ANOVA of the effects of iron nanoparticles, putrescine and salinity on biochemical traits evaluated in Salvia officinalis under different levels of iron nanoparticle and putrescine

^** معنی‌دار در سطح یک درصد،  ^* معنی‌دار در سطح پنج درصد، ^ns غیرمعنی‌دار                                                                   

^** Significant at the level of 1%, ^* Significant at the level of 5%, ^ns non-significant

با افزایش غلظت نانوذره آهن، کلیه صفات بیوشیمیایی و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی روند افزایشی نشان دادند. بیشترین مقادیر معنی‌دار این صفات در سطوح 100 و 200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن نسبت به شاهد مشاهده شد. افزایش غلظت پوترسین موجب افزایش تمامی صفات مورد بررسی شد. در غلظت یک میلی‌مولار پوترسین، مقدار قند محلول با 66/162 میلی‌گرم بر گرم، مقدار پرولین با 51/34 میلی‌گرم بر گرم وزن تر، مقدار فلاونوئید با 80/26 میلی‌گرم کوئرستین بر گرم، فعالیت آنزیم کاتالاز با 83/15 تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین در دقیقه، مقدار پراکسیداز با 89/3 واحد آنزیمی بر میکروگرم پروتئین در دقیقه و مقدار DPPH با 03/49 درصد، نسبت به شاهد به ترتیب 97/3، 31/8، 22/12، 26/12، 41/13 و 86/6 درصد افزایش نشان دادند. با افزایش سطوح شوری (75 و 150 میلی مولار)، مقادیر تمامی صفات بیوشیمیایی و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی روند افزایشی نشان داد. بیشترین مقادیر این صفات در غلظت 150 میلی‌مولار شوری ثبت شد (جدول 7).

جدول 7- مقایسه میانگین صفات بیوشیمیایی ارزیابی شده در گیاه مریم گلی تحت سطوح مختلف نانوذره آهن، پوترسین و شوری

Table 7- Mean comparisons of biochemical traits evaluated in Salvia officinalis under different levels of iron nanoparticle, putrescine, and salinity

در هر ستون، میانگین‌هایی که حداقل یک حرف مشترک دارند، در سطح 5 درصد اختلاف معنی‌داری با هم ندارند.

In each column, means with at least one letter are not significantly different at the 5% level.  NFe0–NFe3 correspond to 0, 50, 100, and 200 ppm, respectively; Pu0–Pu2 are 0, 0.5, and 1 mM; and S0–S2 are 0, 75, and 150 mM.

مقایسه میانگین اثر متقابل نانوذره آهن و پوترسین بر مقادیر صفات قند محلول، پرولین و فلاونوئید گیاه مریم گلی حاکی از آن بود که در سطوح مختلف نانوذره آهن (50، 100 و 200 پی‌پی‌ام)، افزایش غلظت پوترسین موجب افزایش مقادیر این صفات شد. بیشترین مقادیر قند محلول (91/172 میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، پرولین (38 میکروگرم بر گرم وزن تر) و مقدار فلاونوئید (29/30 میلی‌گرم کوئرستین بر گرم) در تیمار ترکیبی 200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن همراه با یک میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد. در سطوح 50، 100 و 200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن، افزایش غلظت پوترسین منجر به افزایش فعالیت کاتالاز شد. بیشترین مقادیر این آنزیم در غلظت یک میلی‌مولار پوترسین به ترتیب با 93/14، 08/16 و 09/18 تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین در دقیقه ثبت شد. بیشترین فعالیت آنزیم پراکسیداز در تیمار NFe3Pu2 (200 پی‌پی‌ام نانوذره آهن همراه با یک میلی‌مولار پوترسین) مشاهده شد که نسبت به نمونه شاهد 41/24 درصد افزایش نشان داد (جدول 8).

جدول 8- مقایسه میانگین اثر متقابل نانوذره آهن و پوترسین بر برخی از صفات بیوشیمیایی و آنزیم های آنتی اکسیدانی گیاه مریم گلی

 Table 8- Mean comparisons of the interaction effects of iron nanoparticle, putrescine, and salinity on some biochemical traits and antioxidant enzymes in Salvia officinalis

در هر ستون، میانگین‌هایی که حداقل یک حرف مشترک دارند، در سطح 5 درصد اختلاف معنی‌داری با هم ندارند.

In each column, means with at least one letter are not significantly different at the 5% level.

در سطوح 75 و 150 میلی‌مولار شوری، افزایش غلظت پوترسین موجب افزایش قند محلول شد. بیشترین مقدار این صفت (88/171 میلی‌گرم بر گرم وزن تر) در تیمار ترکیبی 150 میلی‌مولار شوری و یک میلی‌مولار پوترسین ثبت شد (شکل A3). با افزایش سطح شوری در غلظت یک میلی‌مولار پوترسین، مقدار پرولین نسبت به شاهد روند افزایشی نشان داد (شکل B3). در سطح 75 میلی‌مولار شوری، افزایش غلظت پوترسین منجر به افزایش فلاونوئید شد. در سطح 150 میلی‌مولار شوری، تنها غلظت یک میلی‌مولار پوترسین مقدار فلاونوئید را نسبت به شاهد افزایش داد (شکل C3).

شکل 3- اثر متقابل سطوح مختلف پوترسین و شوری بر میزان قند محلول، پرولین و فلاونوئید در گیاه مریم گلی. در هر تیمار حرف یا حروف مشترک نشان­دهنده عدم وجود اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد است.

Figure 3- The interaction effects of different levels of putrescine and salinity on soluble sugar, proline, and flavonoid content in Salvia officinalis. In each treatment, common letters indicate non-significant differences at the 5% level.

Pu0–Pu2 are 0, 0.5, and 1 mM; and S0–S2 are 0, 75, and 150 mM.

مقایسه میانگین اثر متقابل سه‌گانه (نانوذره آهن، پوترسین و شوری) بر مقدار کلروفیل b حاکی از آن بود که در سطح 75 میلی‌مولار شوری و غلظت یک میلی‌مولار پوترسین، کاربرد 50 پی‌پی‌ام نانوذره آهن موجب افزایش این صفت نسبت به شاهد شد. در سطح 150 میلی‌مولار شوری و سطوح 5/0 و یک میلی‌مولار پوترسین، افزایش غلظت نانوذره آهن منجر به افزایش کلروفیل b شد. بیشترین افزایش (76/35 درصد) در تیمار NFe₁Pu₂S₂ (50 پی‌پی‌ام نانوذره آهن، یک میلی‌مولار پوترسین و 150 میلی‌مولار شوری) با مقدار 88/0 میلی‌گرم بر گرم بافت تر ثبت شد (شکل A4). مقایسه میانگین اثر متقابل نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر مقدار کلروفیل کل نیز نشان داد که در سطوح 75 و 150 میلی‌مولار شوری و سطوح مختلف پوترسین، افزایش غلظت نانوذره آهن موجب افزایش کلروفیل کل نسبت به شاهد شد (شکل B4).

شکل 4- اثر متقابل سطوح مختلف نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر محتوای کلروفیل b و کلروفیل کل در گیاه مریم گلی. در هر تیمار حرف یا حروف مشترک نشان­دهنده عدم وجود اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد است.

Figure 4- The interaction effects of different levels of iron nanoparticles, putrescine, and salinity on chlorophyll b and total chlorophyll content in Salvia officinalis. In each treatment, common letters indicate non-significant differences at the 5% level.

NFe0–NFe3 correspond to 0, 50, 100, and 200 ppm, respectively; Pu0–Pu2 are 0, 0.5, and 1 mM; and S0–S2 are 0, 75, and 150 mM.

بحث

یافته‌های این پژوهش نشان داد که افزایش غلظت نانوذره آهن و پوترسین موجب بهبود صفات ریخت‌شناسی گیاه مریم گلی شد، در حالی‌که تنش شوری (150 میلی‌مولار) این صفات را کاهش داد که احتمالاً به کاهش محتوای کلروفیلی مرتبط است. تنش شوری با ایجاد تغییرات متابولیکی، جذب آب و مواد غذایی را مختل کرده و با کاهش پتانسیل اسمزی و فشار تورژسانس، موجب کاهش طول سلول‌ها و در نتیجه محدود شدن رشد گیاه و ارتفاع آن می‌شود. پژوهش‌های پیشین نیز کاهش وزن تر و خشک اندام‌های هوایی و تعداد برگ در گیاه ریحان (Gerami et al., 2024) و کاهش ارتفاع گندم (Narimani et al., 2024) را تحت تنش شوری گزارش کرده‌اند. این کاهش رشد به تجمع نمک در ریزوسفر، عدم تعادل عناصر غذایی و اختلال در متابولیسم طبیعی گیاه نسبت داده شده است (Dubey, 2016). در چنین شرایطی، محلول‌پاشی عناصر ریزمغذی و محرک‌هایی مانند پوترسین می‌تواند مقاومت گیاه به شوری را افزایش دهد. پژوهش Rezaiean Joybari et al. (2024) نشان داد که کاربرد نانوذره آهن و پوترسین عملکرد گیاه کاملینا را بهبود بخشید. آهن به عنوان یک عنصر کلیدی در واکنش‌های اکسایش-احیاء و فتوسنتز، سبب افزایش رشد و زیست‌توده گیاه می‌شود (Rostami et al., 2020). همچنین پلی‌آمین‌هایی نظیر پوترسین در فرآیندهای رشد، تقسیم سلولی و تمایز نقش داشته و با افزایش جذب هیدروکربن در اندام هوایی، وزن تر و خشک گیاه را افزایش می‌دهند (Abdi & Jabbarzadeh, 2022).

نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش غلظت نانوذره آهن و پوترسین موجب افزایش محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی شد. با افزایش سطح شوری، مقادیر کلروفیل کاهش، اما مقدار کاروتنوئید افزایش نشان داد. گزارش‌های مشابهی از کاهش محتوای کلروفیل تحت تنش شوری در گیاه استویا وجود دارد (Gerami et al., 2019). در این رابطه، Elhakem (2020) بیان نمود که شوری با کاهش شاخص سبزینگی برگ، هدایت روزنه‌ای و محتوای نسبی آب، سرعت فتوسنتز و تولید مواد فتوسنتزی را کاهش می‌دهد. کاهش رنگیزه‌ها با افزایش شوری ممکن است به تخریب ساختمان کلروپلاست، فتواکسیداسیون کلروفیل‌ها یا واکنش با اکسیژن منفرد نسبت داده شود (Ashraf & Harris, 2013).

در مقابل اثرات مخرب شوری بر رنگیزه‌ها، نانوذرات آهن به‌عنوان منبع آهن، از سنتز کلروفیل پشتیبانی کرده و در بهبود زنجیره انتقال الکترون و فعالیت فتوفسفوریلاسیون نقش مهمی دارند. این ترکیبات با افزایش غلظت و سرعت جذب CO₂ درون سلولی، موجب افزایش سرعت فتوسنتز می‌شوند (Bakhshi et al., 2023). مطابق با نتایج این پژوهش، پژوهش‌های پیشین بر روی کلزا (Kashani et al., 2019)، اسطوخودوس (Vojodi Mehrabani, 2023) و گیاهچه‌های استبرق (‎Adabavazeh et al., 2023) نیز تأثیر مثبت نانوذرات آهن بر افزایش رنگیزه‌های فتوسنتزی را تأیید نموده‌اند. فراهمی بهینه عنصر آهن در ساختار نانو موجب فعال شدن فرآیندهای فیزیولوژیکی کلروفیل‌سازی و بهبود فرآیند فتوسنتز می‎شود (Baghai & Maleki Farahani, 2014). آهن نقش مهمی در تشکیل کلروفیل و فتوسنتز داشته و از اهمیت زیادی در سیستم آنزیمی و تنفس گیاهان برخوردار است. همچنین، موجب افزایش تنظیم‌کننده‌های رشد، افزایش سرعت فتوسنتز و انتقال مواد فتوسنتزی به مخازن اصلی گیاه نظیر دانه‌ها می‌شود (Bayati et al., 2015).  

علاوه بر نانوذره آهن، برخی پژوهشگران بر استفاده از پوترسین به‌ علّت خواص آنتی‌اکسیدانی، جلوگیری از تخریب کلروفیل و حفاظت بیشتر از غشا در شرایط تنش شوری تأکید کرده‌اند (Gerami et al., 2019; Niakan et al., 2015). پوترسین با افزایش قابلیت دسترسی به مواد مغذی و بهبود ویژگی‌های فیزیولوژیک، اثرات ناشی از شوری را تعدیل می‌کند. افزایش بیوسنتز پلی‌آمین‌ها می‌تواند از گیاه در برابر شوری به‌وسیله حذف رادیکال‌های آزاد، تثبیت غشای تیلاکوئیدی و ساختارهای سلولی توسط کاهش پراکسیداسیون چربی‌ها محافظت کند (Niakan et al., 2015). پلی‌آمین‌ها همچنین به طور مستقیم به گروه‌های اسیدی فسفولیپیدها روی لایه‌های غشای پلاسمایی متصل می‌شوند و از این طریق بر پایداری و خاصیت نفوذپذیری غشاءها تأثیر گذاشته و نشت یونی را کاهش می‌دهند. در واقع، پلی‌آمین‌ها با حفظ ساختار تیلاکوئیدها و میزان کلروفیل توسط تعامل با بار منفی غشاءها اثر خود را اعمال می‌کنند (Abdi & Jabbarzadeh, 2022). تنش اسمزی حاصل از تنش شوری موجب کاهش محتوای آب سلول‌ها شده و طویل شدن سلول‌ها با مشکل مواجه می‌شود (Rostami et al., 2020). پوترسین با اتصال به فسفولیپیدهای غشاء و پروتئین‌های غشایی، از پراکسیداسیون لیپیدها جلوگیری کرده و یکپارچگی غشا را در شرایط شوری حفظ می‌کند. این ترکیب همچنین با تنظیم اسمزی، به افزایش قدرت جذب آب در شرایط نامساعد محیطی کمک می‌کند (Rezaiean Joybari et al., 2024). با توجه به اینکه محتوای کلروفیل تحت تأثیر مدیریت تغذیه‌ای گیاه قرار داشته و نیتروژن نقش کلیدی در آن دارد، به نظر می‌رسد کاربرد پلی‌آمین‌ها به‌ علّت داشتن نیتروژن در ساختار خود، مقدار کلروفیل را تحت تأثیر قرار دهند. همچنین، پلی‌آمین‌ها با نقش حفاظتی در برابر غشای تیلاکوئید و از طریق برهمکنش با بار منفی غشاءها، مانع از تجزیه کلروفیل می‌شوند (Abdi & Jabbarzadeh, 2022; Mohseni Mohammadjanlou et al., 2023). 

افزایش میزان کاروتنوئیدها با افزایش غلظت شوری به این علّت است که این رنگیزه‌ها علاوه بر ایفای نقش در جمع‌آوری نور و فتوسنتز، خاصیت آنتی‌اکسیدانی داشته و دستگاه فتوسنتزی را در برابر آسیب نوری-اکسیداتیو محافظت می‌کنند (Sperdouli & Moustakas, 2012). نتایج مشابهی مبنی بر افزایش محتوای کاروتنوئید با افزایش سطح شوری توسط Samsami et al. (2025) گزارش شد. همچنین درباره اثر متقابل نانوذره آهن و شوری مشخص شد که در سطوح مختلف شوری، افزایش غلظت نانوذره منجر به افزایش مقادیر کلروفیل b و کلروفیل کل نسبت به شاهد شد که نشان‌دهنده نقش تعدیل‌کنندگی نانوذره آهن در شرایط تنش شوری است.

تیمارهای مورد استفاده موجب افزایش معنی‌دار فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کاتالاز و پراکسیداز و درصد مهار رادیکال آزاد (DPPH) شدند. آنزیم کاتالاز از مهم‌ترین آنزیم‌های دخیل در جمع‌آوری و خنثی‌سازی گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) است و در شرایط افزایش ROS ناشی از تنش، در سم‌زدایی شرکت می‌کند (Sunkar, 2020). این یافته‌ها با گزارش Azad et al. (2017) مبنی بر تأثیر مثبت نانوکلات آهن در افزایش فعالیت کاتالاز و پراکسیداز در گیاه بابونه همخوانی دارد. پژوهشگران همچنین گزارش کرده‌اند که با افزایش سطح پوترسین، فعالیت این آنزیم‌ها روند صعودی معنی‌داری نشان می‌دهد. نانوذرات توانایی کاهش تنش اکسیداتیو در گیاهان را توسط افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و کاهش سطح ROS دارا هستند (Narimanzadeh et al., 2025). در پژوهش‌های دیگر، Hasanpournezhad & Ranjbar (2019) و Kashani et al. (2019) بیان نمودند که کاربرد پوترسین با بهبود ظرفیت آنتی‌اکسیدانی و حذف رادیکال‌های آزاد اکسیژن، موجب افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی می‌شود. کاهش گونه‌های فعال اکسیژن و افزایش پایداری غشاء، موجب پایداری شاخص‌های فلورسانس کلروفیل و هدایت روزنه‌ای در گیاه متعاقب کاربرد پوترسین تحت تنش شوری می‌شود (Mohammadi Kale Sarlou et al., 2025). پلی‌آمین‌ها می‌توانند به‌عنوان غیرفعال‌کننده رادیکال‌های آزاد و نیز با اتصال به مولکول‌های پروتئین که در ساختار آنزیم‌ها تأثیر دارند، عمل کنند. پلی‌آمین‌ها به طور مستقیم یا از طریق کاهش گونه‌های فعال اکسیژن سبب افزایش آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی می‌شوند (Abdi & Jabbarzadeh, 2022). ماهیّت آنتی‌اکسیدانی این ترکیبات، احتمالاً مربوط به مهار آنزیم NADPH اکسیداز و ممانعت از تجمع رادیکال‌های سوپر اکسید است (Gerami et al., 2019).

اثرات ساده نانوذره آهن، پوترسین و شوری بر صفات بیوشیمیایی (قندهای محلول، پرولین و فلاونوئید) گیاه معنی‎‌دار بود و افزایش این تیمارها موجب افزایش مقادیر این صفات شد. در شرایط شوری، کاهش سرعت جذب CO₂ فتوسنتزی به دنبال کاهش ظرفیت فتوشیمیایی، موجب کاهش کلروفیل و آسیب به انتقال الکترون فتوسنتزی و در نتیجه کاهش تولید قند می‌شود (Rezaiean Joybari et al., 2024). در گزارش دیگری اعلام شد که شوری سبب افزایش قندهای نامحلول در میوه‌های تاتوره می‌شود، در حالی‌که محتوای قندهای محلول کاهش می‌یابد (Ali, 2000). نتایج پژوهش‌های متعدد حاکی از تأثیر مثبت کاربرد نانوذرات آهن ( ‎Adabavazeh et al., 2023) و پوترسین (Niakan et al., 2015) بر افزایش قندهای محلول در گیاهان تحت شرایط تنش است. به نظر می‌رسد با در دسترس قرار گرفتن آهن مورد نیاز برای واکنش‌های آنزیمی درگیر در متابولیسم قندها، متابولیسم قند و پروتئین افزایش می‌یابد (‎Adabavazeh et al., 2023). افزودن پوترسین نیز موجب حفظ آنزیم‌های کلیدی فتوسنتز از آسیب‌های ناشی از نمک و افزایش تولید قندهای محلول در گیاه می‌شود (Niakan et al., 2015).

تحت تنش شوری، بیان ژن آنزیم دلتا-1-پرولین-5-کربوکسیلات سنتتاز (P5CS) که نقش کلیدی در سنتز پرولین دارد، افزایش می‌یابد. در نتیجه، سنتز و تجمع پرولین در اندام‌های گیاه افزایش می‌یابد (Khosravian et al., 2022). افزایش سنتز پرولین در اثر تنش شوری ناشی از تحریک سنتز آن از اسیدگلوتامیک، کاهش انتقال آن از آوند آبکش و جلوگیری از اکسیداسیون پرولین طی تنش است (Zhang et al., 2021). به‌طور مشابه، افزایش غلظت پرولین در پاسخ به تنش شوری توسط پژوهشگرانی از جمله Samsami et al. (2025) گزارش شده است. علاوه بر این، در شرایط تنش شوری، گیاهان ترکیبات فنلی مانند فلاونوئیدها را به‌عنوان آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی آزاد می‌کنند. این ترکیبات از طریق گروه‌های هیدروکسیلی فراوان و نیز به‌عنوان عوامل فلززدا، موجب کاهش رادیکال‌های آزاد شده و از اکسیداسیون چربی‌های غشا جلوگیری می‌کنند (Isah, 2019).

در بررسی اثر همزمان نانوذره آهن و پوترسین بر صفات بیوشیمیایی، با افزایش همزمان غلظت نانوذره آهن و پوترسین، مقادیر تمام صفات بیوشیمیایی مورد بررسی به‌جز DPPH افزایش یافت. Hasanpournezhad & Ranjbar 2019)) دریافتند که کاربرد توأم سرب و پوترسین به‌عنوان القاگر موجب کاهش DPPH می‌شود. همچنین، گزارش شده که مقادیر قند محلول و پرولین (Vojodi Mehrabani, 2023)، فلاونوئید (Bakhshi et al., 2025) و DPPH (Bakhshi et al., 2025; Bakhshi et al., 2023; Gerami et al., 2019) در تمام غلظت‌های نانوذرات آهن و پوترسین نسبت به شاهد افزایش یافت که با نتایج پژوهش حاضر همخوانی دارد. احتمالاً یکی از دلایل افزایش فلاونوئیدها در اثر محلول‌پاشی با نانوذره آهن، افزایش فتوسنتز و اختصاص کربوهیدرات بیشتر به مسیر اسیدشیکمیک باشد که نهایتاً موجب افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه گیاه می‌شود. بدین ترتیب، گیاه در برابر رادیکال‌های آزاد اکسیژن محافظت می‌شود (Vojodi Mehrabani, 2023).

جمع‌بندی

نتایج پژوهش حاضر نشان داد که تنش شوری تأثیر منفی بر صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه مریم گلی داشت. از سوی دیگر، کاربرد نانوذره آهن و پوترسین به‌طور معنی‌داری اثرات سوء شوری را کاهش داد. گیاه مریم گلی توانایی تحمل شوری تا سطح 150 میلی‌مولار کلرید سدیم را نشان داد. بر اساس یافته‌ها، استفاده از تیمار ترکیبی نانوذره آهن (200 پی‌پی‌ام) و پوترسین (یک میلی‌مولار) مؤثرترین راهکار برای تعدیل تنش شوری در این گیاه بود. توسعه پژوهش‌ها در این زمینه می‌تواند امکان کشت مریم گلی را در اراضی شور و غیرقابل کشت فراهم آورد.