مطالعه اثر تنش خشكي بر صفات فيزيولوژيك و عملكردي هميشه‌بهار (Calendula officinalis L.)

A study on the effects of water deficit on physiological and yield-related traits of pot marigold (Calendula officinalis L.)

با توجه به اهمیت گیاه دارویی همیشه‌بهار (Calendula officinalis L.) در صنایع مختلف ازجمله داروسازی، در این مطالعه تأثیرات تنش خشكی بر برخی صفات فیزیولوژیك و عملكردی این گیاه دارویی بررسی شد. این آزمایش در قالب طرح بلوك‌های كامل تصادفی با 3 تكرار طی سال‌های 94-1393 در گلخانه تحقیقاتی دانشكده كشاورزی بیرجند انجام شد. فاكتورهای مورد مطالعه شامل تنش خشكی در چهار سطح (به‌ترتیب 80، 60، 40 و 20 درصد آب قابل‌استفاده خاك) و دو تیپ گیاه همیشه‌بهار (تیپ دارویی و تیپ زینتی) بود. نتایج آزمایش نشان داد كه با افزایش تنش، از میزان فعالیت آنزیم آسكوربات پروكسیداز كاسته شد و فعالیت دو آنزیم سوپراكسیددسموتاز و كاتالاز نیز در ابتدا افزایش و بعد كاهش یافت. تجمع بیش‌ازحد گونه‌های اكسیژن فعال (ROS) و ناكارآمدی سیستم آنتی‌اكسیدانی گیاه در مواجهه با آن احتمالاً دلیل كاهش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اكسیدان در بالاترین سطح تنش بوده‌است. میزان پرولین با افزایش تنش افزایش یافت، به‌طوری‌كه در بالاترین سطح تنش از 4 برابر شاهد نیز بیشتر بود. با افزایش خشكی، میزان كاروتنوئیدها، كلروفیل a و b نیز به‌دلیل خسارت به غشاهای كلروپلاستی كاهش یافت. تنش خشكی علاوه‌بر خسارت به غشاء سلولی كه سبب افزایش میزان MDA شد، كارایی فتوسیستم II را نیز كاهش داد. تنش خشكی همچنین وزن خشك (27%)، ارتفاع (32%)، تعداد شاخه جانبی (33%)، تعداد گل (50%) و عملكرد گل (60%) همیشه‌بهار را نیز كاهش داد. همچنین مشخص شد كه پتانسیل تولید گل تیپ دارویی همیشه‌بهار (824.3 كیلوگرم در هكتار) از تیپ زینتی آن (654.9 كیلوگرم در هكتار) بیشتر است. در كل می‌توان نتیجه گرفت كه سیستم آنتی‌اكسیدانی آنزیمی همیشه‌بهار از توانایی خوبی برای كاهش اثرات نامطلوب تنش خشكی برخوردار است. از این‌رو چنانچه فعالیت آنتی‌اكسیدانی همیشه‌بهار به نحوی افزایش یابد، احتمالاً توانایی این گیاه برای كاهش اثرات ناشی از تنش خشكی افزایش یافته و ممكن است منجر به بهبود عملكرد آن شود.

As an important medicinal plant in some industries such as pharmaceutical industry, the antioxidant capacity of pot marigold (Calendula officinalis L.) in conferring drought stress, as well as physiological and yield-related traits were studied. A complete randomized block design with three replications was carried out in the research greenhouse of Birjand University during 2014, 2015. Four levels of drought stress (including 80, 60, 40 and 20 percent of the available soil water content) and two plant types (medicinal and ornamental) were considered in this study. According to the results, with increasing drought severity, APX activity decreased and SOD and CAT activity initially increased and then decreased. Over accumulation of reactive oxygen species along with inefficiency of the antioxidant system had possibly resulted in the impaired enzymatic antioxidant efficiency in the highest level of drought stress. Proline content increased along with increasing drought intensity, so that it was up to fourfold in the highest level of drought stress, compared to non-stressed control. Although proline is an antioxidant compound, no relationship was found between proline accumulation with antioxidant enzymes. Carotenoids, chlorophyll content and chlorophyll index all decrease, and MDA content increased with increasing drought intensity, as a result of damages to chloroplast membranes. Reduced photochemical efficiency of photosystem II was another consequence of intensified water deficit. Drought stress also negatively affected yield related traits, so that dry weight (27%), height (32%), number of lateral branches (33%) and flowers (50%) and flower yield (60%) decreased. We also found that medicinal pot marigold (824.3 kg.ha-1) produced more flower than ornamental one (654.9 kg.ha-1).  In conclusion, we found that enzymatic antioxidant system of pot marigold conferred a suitable ability to reduce adverse effects of drought-induced oxidative stress. Hence, increasing pot marigold’s antioxidant activity could result in increasing its physiological resistant to drought stress and consequently improves its yield components performance.