Plant Process and Function

fa بررسی پاسخ فیزیولوژیکی گیاه بادرنجبویه (Melissa officinalis L.) به سمیت نانوذرات اکسید منگنز Physiological responses of lemon balm (Melissa officinalis L.) to manganese oxide nanoparticle toxicity تنش فلزات سنگین Toxic ions stress پژوهشي Research بادرنجبویه گیاهی دارویی و خودرو در طبیعت است که مانند سایر گیاهان خودرو تحت تأثیر آلایندههای صنعتی، خانگی و کشاورزی قرار میگیرد. این پژوهش علمی به بررسی پاسخهای فیزیولوژیکی بادرنجبویه به غلظتهای بالای نانوذرات اکسید منگنز میپردازد. هدف از این مطالعه درک چگونگی واکنش این گیاه دارویی در مواجهه با نانوذرات اکسید منگنز در غلظت‌های مختلف صفر، 250، 500، 750 و ppm 1000 است. بدین منظور محلولپاشی نانوذرات منگنز روی گیاهان 120 روزه در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. شاخصهای مختلفی برای ارزیابی تأثیر نانوذرات اکسید منگنز روی گیاهان از جمله: محتوای نسبی آب، محتوای فنل کل، فلاونوئید کل، پراکسیداسیون لیپیدی، محتوای کلروفیلها، کارتنوئیدها، پروتئین کل، پرولین و فعالیت آنزیمهای کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز، فنیلآلانین آمونیالیاز و سینامات4- هیدروکسیلاز سنجش شد. همچنین محتویات کربوهیدراتهای محلول و نامحلول، رزمارینیک اسید و بیان ژنهای RAS و  PALرا بررسی گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که تیمارهای 250 وppm  500 موجب افزایش تولید رادیکالهای آزاد و فعالیت آنزیمهای دفاعی در برگ شدهاند، اما محتوای متابولیتهای ثانویه را کاهش دادهاند. در تیمار ppm 750، گیاهان نسبت به کنترل، کاهش معنیداری در میزان H2O2 و مالون دیآلدئید و افزایش معنیداری در محتوای پرولین بترتیب به میزان 92/15، 43/24 و 54/0 درصد نشان دادند. از سوی دیگر در تیمار ppm 1000، علیرغم افزایش معنیدار شاخصهای تنش، افزایش معنیدار ظرفیت آنتیاکسیدانی، فنل کل، فلاونوئید، رزمارینیک اسید و فعالیت آنزیمهای PAL و C4H را بترتیب به میزان 62/20، 46/122، 37/29، 88/21، 33/25 و 09/19 درصد در مقایسه با گروه کنترل مشاهده شد. با توجه به نتایج بدست آمده، گیاه بادرنجبویه میتواند غلظتهای مشخصی از آلودگی محیط به نانوذره منگنز را تحمل کند. در صورت انجام مطالعه بیشتر در این زمینه، میتوان توانایی این گیاه را در قرار گرفتن در زمره گیاهان پاککننده محیط، را بررسی نمود و از آن جهت برنامههای اصلاح مناطق آلوده استفاده نمود. <div style="text-align: justify;">Lemon balm, a wild medicinal plant, is exposed in nature to environmental pollutants from industrial, domestic, and agricultural sources. This study investigates the physiological responses of lemon balm to high concentrations of manganese oxide nanoparticles (Mn2O3 NPs). The aim was to understand how this medicinal plant responds to Mn2O3 nanoparticles at concentrations of 0, 250, 500, 750, and 1000 ppm. Mn2O3 NP foliar spray was applied to 120-day-old plants in a completely randomized design. Indices measured to evaluate the effects of Mn2O3 NPs on the plants included relative water content, total phenolic content, total flavonoids, lipid peroxidation, chlorophylls, carotenoids, total protein, proline, and activities of the antioxidant enzymes catalase, peroxidase, superoxide dismutase, as well as phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and cinnamate-4-hydroxylase (C4H). Additionally, soluble and insoluble carbohydrate contents, rosmarinic acid, and the expression of the RAS and PAL genes were examined. The results showed that the 250 and 500 ppm treatments increased the production of reactive oxygen species and defense enzyme activities in leaves, while reducing secondary metabolite contents. At 750 ppm, plants exhibited a significant decrease in hydrogen peroxide (H2O2) and malondialdehyde (MDA) and a significant increase in proline by 92.15%, 43.24%, and 54.0%, respectively. Conversely, at 1000 ppm, despite significant stress indices, there were notable increases in antioxidant capacity, total phenolics, flavonoids, rosmarinic acid, and the activities of PAL and C4H by 62.20%, 46.12%, 37.29%, 88.21%, 33.25%, and 9.19%, respectively, compared with the control. Taken together, these results indicate that lemon balm can tolerate certain concentrations of Mn oxide contamination. Further studies could explore its potential as a plant for environmental remediation and its use in programs aimed at rehabilitating contaminated sites. </div> پرولین, رزمارینیک اسید, سوپراکسید دیسموتاز, فنیل‌آلانین آمونیالیاز Proline, Rosmarinic Acid, Superoxide Dismutase, Phenylalanine Ammonia Lyase 69 86 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1940-1&slc_lang=fa&sid=1 Parvaneh Roostaei پروانه روستایی roostaei1393@gmail.com No Department of Plant Sciences, Faculty of Biological Sciences, Al-Zahra University, Vanak, Tehran, Iran گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، ونک، تهران، ایران Khadije Kiarostami خدیجه کیارستمی prustaye@gmail.com Yes Department of Plant Sciences, Faculty of Biological Sciences, Al-Zahra University, Vanak, Tehran, Iran گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، ونک، تهران، ایران Zahra Nazem Bokaei زهرا ناظم بکایی z.nbokaee@alzahra.ac.ir No Department of Plant Sciences, Faculty of Biological Sciences, Al-Zahra University, Vanak, Tehran, Iran گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، ونک، تهران، ایران Mohammad Abdoli محمد عبدلی abdoli_m@malayeru.ac.ir No Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Malayer University, Malayer, Iran گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران