Plant Process and Function

fa پاسخ‌های مورفولوژی، فیزیولوژی و بیان ژن‌های بیوسنتز منتول در گیاه نعناع‌فلفلی (Mentha piperita L.) تحت اثر نانوذره اکسید مس Morphological, physiological, and menthol biosynthesis genes' expression responses in peppermint (Mentha piperita L.) under the influence of copper oxide nanoparticles بیوتکنولوژی biotechnology پژوهشي Research با توجه به اهمیت گیاه دارویی نعناعفلفلی و خواص ضدمیکروبی و ضدالتهابی منتول و همچنین با عنایت به توانایی الیسیتورهای نانوذرهای اکسید مس (CuO) در القاء پاسخهای فیزیوبیولوژیکی، این مطالعه در دانشگاه پیامنور تهران در سال 1404 با هدف بررسی اثرگذاری تیمار نانوذرات CuO بر صفات نعناعفلفلی در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه انجام شد. اولین محلولپاشی نانوذرات CuO با غلظتهای 5، 10 و 20 میلیگرم بر لیتر بر روی نعناعفلفلی حدود چهار ماه پس از کاشت استولونها و دومین محلولپاشی هم یک ماه بعد از محلولپاشی اول انجام شد. غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر سبب افزایش ارتفاع، وزن تر و خشک درحالیکه غلظتهای ۱۰ و ۲۰ میلی‌گرم بر لیتر منجر به کاهش این صفات شدند. تمام غلظتهای نانوذرات تأثیر منفی بر کلروفیل داشتند و باعث کاهش این رنگدانه شدند. در مقابل، کارتنوئید، پروتئین و فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز (APX) با افزایش غلظت نانوذرات، افزایش یافتند و به عبارتی پاسخ وابسته به غلظت نشان دادند. در رابطه با آنتوسیانین، کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، غلظت 5 میلیگرم بر لیتر تأثیر معنیداری بر این صفات نداشت درحالیکه 10 و 20 میلیگرم بر لیتر سبب افزایش این صفات شدند. درصد اسانس و بیان ژنهای LS وMFS  نیز تنها در غلظتهای 10 و 20 میلیگرم بر لیتر تحت تأثیر نانوذرات قرار گرفتند. در کل، پاسخ صفات به نانوذرات CuO وابسته به غلظت نانوذره و نوع صفت بود. افزایش غلظت نانوذره CuO سبب ایجاد تنش اکسیداتیو و فعالسازی سامانه آنتیاکسیدانت آنزیمی و غیرآنزیمی میشود. همگام با این پاسخ، درصد اسانس و بیان ژنهای بیوسنتز منتول به عنوان یک متابولیت افزایش مییابند. بنابراین، غلظت 5 میلیگرم بر لیتر نانوذرات CuO برای القاء پاسخهای رشدی مثبت در گیاه نعناع فلفلی توصیه میشود. Given the importance of the medicinal plant peppermint and the antimicrobial and anti-inflammatory properties of menthol, as well as considering the capability of copper oxide (CuO) nanoparticle elicitors in inducing physiobiological responses, this study was conducted at Payam Noor University, Tehran in 2025 to explore the effects of CuO nanoparticles (NPs) treatment on peppermint traits in a completely randomized design with 3 repeats in the greenhouse. The first foliar application of CuO NPs at concentrations of 5, 10, and 20 mg/L was performed on peppermint approximately four months after stolon planting, and the second foliar application was conducted one month after the first application. The concentration of 5 mg/L increased plant height, fresh weight, and dry weight, whereas 10 and 20 mg/L led to a decrease in these traits. All nanoparticle concentrations had a negative effect on chlorophyll, causing a reduction in this pigment. In contrast, carotenoid, protein, and ascorbate peroxidase (APX) enzyme activity increased with rising nanoparticle concentrations, exhibiting a concentration-dependent response. Regarding anthocyanin, catalase, and superoxide dismutase (SOD), the 5 mg/L concentration had no significant effect on these traits, while 10 and 20 mg/L concentrations increased them. Essential oil percentage and the expression of LS and MFS genes were also only affected at concentrations of 10 and 20 mg/L. Overall, the response of traits to CuO NPs was dependent on both nanoparticle concentration and the type of trait. Increasing the concentration of CuO NPs induced oxidative stress and activated both enzymatic and non-enzymatic antioxidant systems. Concurrent with this response, the essential oil percentage and the expression of menthol biosynthesis genes increased as metabolites. Therefore, a concentration of 5 mg/L of CuO NPs is recommended for inducing positive growth responses in peppermint plants. الیسیتور, اسانس, گیاهان دارویی, متابولیت ثانویه Elicitor, Essential oil, Medicinal plants, Secondary metabolite 217 236 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1899-3&slc_lang=fa&sid=1 Somayeh Jami سمیه جامی No Department of Biology، Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام‌نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران Hamid Sobhanian حمید سبحانیان hamid.sobhanian@pnu.ac.ir Yes Department of Biology، Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام‌نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران Enayatollah Yazdanpanah عنایت‌اله یزدان پناه No Department of Biology، Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام‌نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران Gholamreza Bakshi Khaniki غلامرضا بخشی خانیکی No Department of Biology، Payame Noor University (PNU), P.O. Box 19395-4697, Tehran, Iran گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام‌نور، صندوق پستی ۴۶۹۷ـ۱۹۳۹۵، تهران، ایران