اثر تنش خشكي بر عملكرد دانه، عملكرد اسانس و قدرت مهاركنندگي راديكال‌هاي آزاد اكسيژن در اكوتيپ‌هاي سياهدانه (Nigella sativa L.)

Effect of drought stress on seed yield, essential oil yield and ability of reactive oxygen species scavenging in Nigella sativa L. ecotypes

به‌منظور بررسی اثر تنش خشكی بر عملكرد دانه و اسانس، ویژگی آنتی‌اكسیدانی اسانس و میزان تجمع اسمولیت‌های سازگار در برگ دو اكوتیپ سیاهدانه (Nigella sativa L.)، این تحقیق در سال زراعی 96-1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر انجام شد. آزمایش به‌صورت كرت‌های یك‌بار خرد شده در قالب طرح بلوك‌های كامل تصادفی با چهار تكرار انجام شد. چهار سطح آبیاری براساس 90، 80، 70 و 60 درصد ظرفیت زراعی مزرعه در كرت اصلی و اكوتیپ‌های كاشمر و شهرضا به‌عنوان كرت‌ فرعی در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد كه تنش خشكی ملایم، متوسط و شدید به‌ترتیب عملكرد دانه سیاهدانه توده كاشمر را 2.4، 20.2 و 40.1 درصد و عملكرد دانه توده شهرضا را 6.2، 38.1 و 63 درصد در مقایسه با شرایط نرمال كاهش داد. كاهش عملكرد دانه در شرایط تنش شدید به‌دلیل كاهش معنی‌دار تعداد كپسول و دانه در كپسول بود. عملكرد اسانس توده‌‌های كاشمر و شهرضا در شرایط تنش خشكی شدید نسبت به شاهد به‌ترتیب 18% و 54% كاهش یافت. البته توده كاشمر دارای میزان كربوهیدرات و پرولین بیشتری در شرایط تنش نسبت به توده شهرضا بود. این ویژگی باعث شد كه توده كاشمر از محتوی نسبی آب بیشتر و شیب تغییرات عملكرد دانه و عملكرد اسانس كمتری نسبت به توده شهرضا برخوردار باشد. در شرایط شاهد و تنش خشكی شدید به‌ترتیب 85% و 93% اجزای تشكیل‌دهنده اسانس توده كاشمر و 82% و 93% اجزای اسانس توده شهرضا شناسایی شد. تنش خشكی موجب افزایش درصد اسانس در هر دو توده شد و اسانس توده كاشمر خاصیت آنتی‌اكسیدانی بیشتری داشت. به‌طور كلی در شرایط تنش ملایم به‌دلیل افزایش درصد اسانس و عدم كاهش معنی‌دار عملكرد دانه، بیشترین عملكرد اسانس هر دو توده بدست آمد. از این‌رو به نظر می‌رسد اعمال تنش ملایم كنترل شده باعث بهبود ویژگی‌های كیفی سیاهدانه بدون اثر بر عملكرد كمّی آن می‌شود.

In order to investigate the effect of drought stress on grain and essential oil yield, antioxidant properties of essential oil, and accumulation of conformal osmolites in the leaves of two Nigella sativa L., this research was conducted at the research farm of Islamic Azad University, Shoushtar Branch during 2016-2017. The experiment was a split plot based on randomized complete block design with four replications. The main plot included four levels of irrigation including optimal irrigation, mild, moderate and severe stress (based on irrigation under 90, 80, 70 and 60% soil field capacity, respectively), and ecotypes of Kashmar and Shahreza were considered as subplots. Results indicated that the grain yield of Kashmar ecotype was reduced 2.4%, 20.2% and 40.1% under mild, moderate and sever stress compared to optimum conditions, respectively. The grain yield of Shahreza ecotype was reduced 6.2%, 38.1% and 63%, respectively. Reduction of grain yield under severe stress conditions was due to a significant decrease in the number of capsules and seeds per capsule. Essential oil yield of Kashmar and Shahreza ecotypes decreased by 18% and 54% in severe drought stress conditions, respectively. Kashmar ecotype had higher levels of carbohydrate and proline than those of Shahraza under stress conditions. This property caused the Kashmar ecotype to have more relative water content and lower slope change of grain yield and essential oil yield as compared with Shahreza. In normal conditions and severe drought stress, 85% and 93% of essential oil components of Kashmar and 82% and 93% essential oil components of Shahreza ecotype were identified, respectively. Drought stress increased the percentage of essential oil in both ecotypes and the essential oil of Kashmar contained more antioxidant. In general, under mild stress conditions, the highest essential oil yield was obtained due to an increase in essential oil content and no significant reduction in grain yield. Thus, it seems that the application of mild controlled stress improves the quality of Nigella sativa without affecting its quantitative performance.