Plant Process and Function

fa بررسی تأثیر تنش کادمیوم و نقش تعدیل‌کننده پتاسیم بر پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه برازمبل (Perovskia atriplicifolia) Investigation of the effects of cadmium stress and the modulating role of potassium on the physiological and biochemical responses of Russian Sage (Perovskia atriplicifolia) تنش فلزات سنگین Toxic ions stress پژوهشي Research آلودگی خاک به فلزات سنگین به‌ویژه کادمیوم از جمله چالش‌های مهم در تولید گیاهان دارویی محسوب می‌شود. از سوی دیگر، عناصر غذایی مانند پتاسیم می‌توانند در کاهش اثرات منفی این تنش‌ها نقش مؤثری ایفا کنند. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر پتاسیم بر کاهش تنش کادمیوم در گیاه دارویی برازمبل (Perovskia atriplicifolia) بود. این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار و در دو سطح پتاسیم (صفر و 5 میلیمولار) و سه سطح کادمیوم (صفر، ۲، ۵ و ۵ میکرومولار CdCl2) در محیطکشت پرلیت و ورمیکولیت در سال 1403 انجام شد. صفاتی نظیر نشت الکترولیت، محتوای نسبی آب برگ، کلروفیل a، b، کلروفیل کل، مالون‌ دی‌آلدئید، فنول کل، کربوهیدرات، پرولین، آنتی‌اکسیدان، آنزیمهای پراکسیداز و کاتالاز مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کادمیوم به‌طور معنی‌داری موجب کاهش صفات فیزیولوژیکی و افزایش شاخص‌های آسیب اکسیداتیو نظیر نشت الکترولیت و مالون دیآلدئید (4/53 درصد) در گیاه برازمبل شد. در مقابل، افزایش سطح پتاسیم باعث حفظ کلروفیل (43/2 میلیگرم بر گرم وزن تر)، افزایش ترکیبات دفاعی نظیر کربوهیدرات (29/1 میلیگرم بر گرم وزن خشک)، پرولین (53/0 میکرومول بر گرم وزن خشک) و فنول (3/26 میکروگرم بر گرم وزن خشک) و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در شرایط 5 میکرومولار کادمیوم گردید. در تمامی صفات، اثر متقابل پتاسیم و کادمیوم معنی‌دار بود و پتاسیم توانست به‌طور مؤثر اثرات منفی تنش کادمیوم را کاهش دهد. در مجموع، یافته‌ها نشان می‌دهد که مصرف پتاسیم می‌تواند به‌عنوان روشی مؤثر برای کاهش آسیب‌های ناشی از تنش کادمیوم و افزایش تحمل گیاه برازمبل در شرایط آلودگی خاک به فلزات سنگین مورد استفاده قرار گیرد. Soil contamination with heavy metals, particularly cadmium, poses a significant challenge in medicinal plant production. Conversely, nutrients like potassium can play a vital role in mitigating the adverse effects of these stresses. This study aimed to investigate the effect of potassium in alleviating cadmium stress in the medicinal plant Russian Sage. The experiment was conducted as a factorial design in a complete randomized block design with three replicates, evaluating two levels of potassium and three levels of cadmium in the year 2024. Parameters such as electrolyte leakage, relative water content of leaves, chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, malondialdehyde, total phenols, carbohydrates, proline, antioxidant activity, and activities of peroxidase and catalase enzymes were assessed. Results showed that cadmium significantly reduced physiological traits and increased oxidative damage indicators such as electrolyte leakage and malondialdehyde (by 53.4%) in Russian Sage. Conversely, higher potassium levels helped maintain chlorophyll content (2.43 mg g-1 FW) and enhanced defense compounds, including carbohydrates (1.29 mg g-1 DW), proline (0.53 μmol g-1 FW), and phenols (26.3 μg g-1 DW), as well as antioxidant enzyme activities under 5 μM cadmium conditions. The interaction effect between potassium and cadmium was significant across all traits, with potassium effectively mitigating the negative impacts of cadmium stress. Overall, the findings suggest that potassium application can serve as an effective strategy to reduce cadmium-induced damage and improve Russian Sageʼs tolerance in contaminated soils. برازمبل, فلزات سنگین, گیاهان دارویی, نقش تعدیل‌کننده Russian Sage, Heavy metals, Medicinal plants, Moderating role 57 72 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1663-3&slc_lang=fa&sid=1 Atiyeh Oraee عطیه اورعی a.oraee@eqbal.ac.ir Yes Department of Plant Sciences, Medicinal Plants, Eqbal Lahoori Higher Education Institute of Mashhad, Iran گروه علوم گیاهی، گیاهان دارویی، مؤسسه آموزش عالی اقبال لاهوری مشهد، ایران Toktam Oraee تکتم اورعی oraee.toktam@yahoo.com No Department of Horticulture and Green Spaces, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران