تاثیر سطوح هدایت الکتریکی محلول غذایی برخصوصیات کمی و کیفی سه اکوتیپ شیرینبیان (Glycyrrhiza glabra L.) در کشت هیدروپونیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی علوم باغبانی و فضای سبز، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی علوم باغبانی و فضای سبز، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی علوم باغبانی و فضای سبز، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 دانشیار، گروه زراعت، دانشگاه پیام نور، ایران

چکیده

سابقه و هدف: شیرین بیان (Glycyrrhiza glabra L.) گیاه دارویی ارزشمندی است که عصاره بدست آمده از ریشه و ریزوم آن به طور وسیع در صنایع دارویی و غذایی قابل استفاده میباشد. با توجه به ضرورت اهلی سازی و معرفی این گیاه به سیستم‌های کشت به-عنوان رهیافت جایگزین برداشت ناپایدار آن از عرصه‌های طبیعی، تحقیق حاضر به منظور بررسی اثر هدایت الکتریکی محلول غذایی بر ویژگی‌های رشد و عملکرد سه اکوتیپ شیرینبیان در کشت هیدروپونیک انجام شد.
مواد و روش‌ها: آزمایش به‎صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی گیاهان زینتی گروه مهندسی علوم باغبانی و فضای سبز دانشگاه تهران در سال1397 انجام شد. تیمارهای آزمایش چهار سطح هدایت الکتریکی محلول غذایی (5/1، 2، 5/2 و 3 دسی زیمنس بر متر) و سه اکوتیپ شیرینبیان (لاله‌زار و بافت استان کرمان و اقلید استان فارس) بودند. در این تحقیق، تعدادی از صفات مورفوفیزیولوژیک نظیر ارتفاع و قطر بوته، قطر ساقه اصلی، تعداد ساقه جانبی در بوته، طول میانگره، سطح برگ، طول و قطر ریشه، وزن خشک اندام‌های هوایی و زیرزمینی و صفات بیوشیمیایی نظیر شاخص کلروفیل، میزان فنل کل و فعالیت آنتی اکسیدانی کل اندازه‌گیری گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که بین اکوتیپ‌ها از نظر تمامی صفات مورد بررسی به جز میزان فنل کل و شاخص کلروفیل تفاوت معنی‌داری مشاهده شد. همچنین سطوح مختلف هدایت الکتریکی نیز صفات مورد بررسی به استثنای وزن خشک اندام‌های زیرزمینی و فنل کل را به طور معنی‌داری تحت تاثیر قرار داد. اثر متقابل هر دو تیمار نیز بر صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی مورد بررسی معنی‌دار بود. در هر یک از سه اکوتیپ مورد بررسی، با افزایش هدایت الکتریکی محلول غذایی، ارتفاع و قطر بوته، طول میانگره، سطح برگ و قطر ریشه روند کاهشی نشان داد. بیشترین وزن خشک اندام‌های هوایی در اکوتیپ بافت کرمان با سطوح هدایت الکتریکی 5/1 و 2 دسی زیمنس بر متر (به ترتیب با مقادیر 51/4 و 91/4 گرم در بوته) و اکوتیپ اقلید فارس با هدایت الکتریکی 5/2 دسی زیمنس بر متر (با مقدار 91/4 گرم در بوته) مشاهده شد. همچنین اکوتیپ بافت کرمان در هدایت الکتریکی 3 دسی زیمنس بر متر، بیشترین وزن خشک اندام زیرزمینی (02/16 گرم در بوته) را نشان داد. از نظر صفات بیوشیمیایی، بیشترین میزان شاخص کلروفیل در اکوتیپ لاله‌زار و سطح هدایت الکتریکی5/2 دسی زیمنس بر متر مشاهده شد. بیشترین میزان فنل کل و درصد فعالیت آنتی اکسیدانی نیز مربوط به اکوتیپ لاله‌زار در سطح هدایت الکتریکی 3 دسی زیمنس بر متر بود.
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج تحقیق، اکوتیپ بافت کرمان و سپس اقلید فارس در محدوده هدایت الکتریکی 5/1 و 2 دسی زیمنس بر متر در مقایسه با تیمارهای دیگر، از رشد و عملکرد مطلوبتری برخوردار بودند. اکوتیپ لاله زار در صفات کیفی در سطح هدایت الکتریکی 3 دسی زیمنس بر متر نمود بهتری داشت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of electrical conductivity (EC) of nutrient solution on quantitative and qualitative traits of three ecotypes of licorice (Glycyrrhiza glabvra L.) in hydroponic culture

نویسندگان [English]

  • Seyed Ahmad Malikzad 1
  • Leila Tabrizi 2
  • Mojtaba Delshad 3
  • Elham Azizi 4
1 Department of Horticultural Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran
2 Department of Horticultural Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran
3 Department of Horticultural Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran
4 Department of Agronomy, Payame Noor University, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Licorice (Glycyrrhiza glabra L.) is a perennial medicinal plant which its root and rhizome extract broadly use for food and pharmaceutical industries. Considering the necessity of its domestication as an alternative approach for its wild collection, this experiment was counducted to investigate the effect of electrical conductivity (EC) of nutrient solution on growth and yield of three licorice ecotypes under hydroponic culture.
Materials and methods: the experiment was conducted as factorial based on randomized complete block design with three replications in Research Greenhouse of Department of Horticultural Science and Landscape Engineering, University of Tehran in 2018. Treatments were included four levels of electrical conductivity (EC) of nutrient solution (1.5, 2, 2.5 and 3 dS.m-1) and three licorice ecotypes (Baft and Lalehzar from Kerman province and Eqlid from Fars province). In this study, some morphophysiological traits such as plant height and diameter, main stem diameter, number of lateral branches per plant, internode length, leaf area, root length and diameter, root and shoot fresh and dry weight and some biochemical traits such as Chlorophyll index, total phenol content and total antioxidant activity were measured.
Results: the results showed that there was a significant difference between ecotypes on all studied traits except total phenol and total antioxidant activity. Also, different levels of electrical conductivity significantly affected the studied traits, except for root dry weight and total phenol. The interaction effect of both treatments was significant in terms of the morphophysiological and biochemical traits. In each of the three ecotypes studied, with increasing the electrical conductivity of the nutrient solution, plant height and diameter, internode length, leaf area and root diameter showed a decreasing trend. The highest dry weight of shoots was observed in Baft ecotype from Kerman with electrical conductivity levels of 1.5 and 2 dS.m-1 (4.51 and 4.91 g.plant-1, respectively) and Eghlid ecotype from Fars with electrical conductivity of 2.5 dS.m-1 (4.91 g.plant-1). Also, Baft ecotype from Kerman showed the highest dry weight of root (16.02 g.plant-1) in electrical conductivity of 3 dS.m-1. In terms of biochemical traits, the highest amount of chlorophyll index was observed in Lalehzar ecotype from Kerman and electrical conductivity level of 2.5 dS.m-1. The highest amount of total phenol and percentage of antioxidant activity was related to Lalehzar ecotype at the electrical conductivity level of 3 dS.m-1.
Conclusion: according to the results, Baft ecotype from Kerman province and then Eqlid from Fars province in range of electrical conductivity level of 1.5-2 dS.m-1 performed better while in terms of quality criteria, Lalehzar ecotype from Kerman showed the highest amount in electrical conductivity of 3 dS.m-1 compared to other treatments.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antioxidant activity
  • Chlorophyll index
  • Licorice
  • Morphological traits
  • Nutrient solution

مراجع

  1. Abe, N., Murata, T., and Hirota, A. 1998. Novel oxidized sorbicillin dimers with 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl-radical scavenging activity from a fungus. Biosci, Biotechnol. Biochem. 62: 11. 2120-2126.
  2. Abou-Hadid, A.F., Abd-Elmoniem, E.M., El-Shinawy, M.Z., and Abou-Elsoud, M. 1995. Electrical conductivity effect on growth and mineral composition of lettuce plants in hydroponic system. Acta Hortic. 434: 59-66.
  3. Afreen, F., Zobayed, S.M., and Kozai, T. 2005. Spectral quality and UV-B stress stimulate glycyrrhizin concentration of Glycyrrhiza uralensis in hydroponic and pot system. Plant Physiol. Biochem. 4312: 1074-1081.
  4. Ahmadi Hosseini, S. M., Souri, S. K., Farhadi, N., and Omidbeigi, R. Investigation of morphological diversity and dry root extract in different licorice ecotypes (Glycyrrhiza glabra L.) in 5 regions in 5 provinces of the country. Range. 8: 1. 1-12. (In Persian)
  5. Akiyama, H., Nose, M., Ohtsuki, N., Hisaka, S., Takiguchi, H., Tada, A., Sugimoto, N., Fuchino, H., Inui, T., Kawano, N., Hayashi, S., Hishida, A., Kudo, T., Sugiyama, K., Abe, Y., Mutsuga, M., Kawahara, N., and Yoshimatsu, K. 2017. Evaluation of the safety efficacy of Glycyrrhiza uralansis root extracts produced using artificial hydroponic and artificial hydroponic field hybrid cultivation systems. J. Nat. Med. 71: 265-271.
  6. Babaei Moghadam, O., Shahnazari, A., Ziatabar-Ahmadi, M., and Aghajani, G. 2014. Simulation of different deficit irrigation methods in hydroponic cultivation through saline tension application on physical characteristics of the cowpea been roots. J. Sci. Technol. Greenh Cult. 5: 3. 11-19. (In Persian)
  7. Baltruschat, H., Fodor, J., Harrach, B.D., Niemczyk, E., Barna, B., Gullner, G., and Zuccaro, A. 2008. Salt tolerance of barley induced by the root endophyte Piriformospora indica is associated with a strong increase in antioxidants. New Phytol. 180: 2. 501-510.
  8. Barati, Z. 2019. Licorice ID card. Office of export coordination of agricultural products and alterant industries of flower, medicinal, edible, decorative and industrial plants, Ministry of industry, mines, trade. Deputy for export development of goods and services. 10 p.
  9. Bhusan, D., Das, D.K., Hossain, M., Murata, Y., and Hoque, M.A. 2016. Improvement of salt tolerance in rice (Oryza sativa ) by increasing antioxidant defense systems using exogenous application of proline. Aust. J. Crop Sci. 10: 1. 
  10. Bieberstein, Ph., Xu, Y., Leslie Gunatilaka, A.A., and Gruener, R. 2014. Biomass production and withaferin a synthesis by Withania somnifera grown in aeroponics and hydroponics. HortSci. 49: 12. 1506-1509.
  11. Currey, C., Walters, K., and Flax, N. 2019. Nutrient solution strength does not interact with the daily light integral to affect hydroponic Cilantro, Dill, and Parsley growth and tissue mineral nutrient concentrations. Agron. 9: 389. 1-14.
  12. Davarynejad, G., Taghizadeh, S.F., and Asili, J. 2017. Effect of different solvents on total phenolic contents and antioxidant activity of Zizyphus jujube Miller fruits. J. Hortic. Sci. 31: 1. 158-166. (In Persian)
  13. Dewir, Y.H., Chakrabarty, D., Ali, M.B., Hahn, E.J., and Paek, K.Y. 2005. Effects of hydroponic solution EC, substrates, PPF and nutrient scheduling on growth and photosynthetic competence during acclimatization of micropropagated Spathiphyllum J. Plant Growth Regul. 46: 3. 241-251.
  14. Ding, X., Jiang, Y., Zhao, H., Guo, D., He, L., Liu, F., Zhou, Q., Nandwani, D., Hui, D., and Yu, J. 2018. Electrical conductivity of nutrient solution influenced photosynthesis, quality, and antioxidant enzyme activity of pakchoi (Brassica campestris ssp. Chinensis) in a hydroponic system. PLoS ONE. 13: 8. e0202090.
  15. Estaji, A, Roosta, H.R., and Raghami, M. 2017. Comparison of vegetative traits and root yield of licorice (Glycyrrhiza glabra) influenced by different sources of nitrogen in several soilless and soil culture systems. J. Sci. Technol. Greenh Cult. 8: 2. 105-116. (In Persian)
  16. Haji Mahdipour, H., Amnzadeh, Y., Hasanloo, T., Shekarchi, M., Abedi, Z., and Pirali Hamedani, M. 2008. Investigation of the quality of licorice roots collected from different habitats in Ir. Med. Plants. 7: 3. 106-114. (In Persian)
  17. Hao, X., and Papadopoulos, A.P. 2004. Effect of diurnal EC variation on fruit yield and quality of greenhouse tomatoes grown in Rockwool. Acta Hort. 633: 32. 263-269.
  18. Hayden, A.L. 2006. Aeroponic and hydroponic systems for medicinal herb, rhizome, and root crops. Sci. 41: 3. 536-
  19. Khanahmadi, M.M., Naghdi Badi, H., Akhondzadeh, S., Khalighi Sigaroodi, F., Mehrafarin, A., Shahriari, S., and Hajiaghaee, R. 2013. A review on medicinal plant of Glycyrrhiza glabra J. Med. Plants. 12: 46. 1-12. (In Persian)
  20. Kim, S.J., Park, J.E., Bok, G.J., Kanth, B.K., Lam, V.P., and Park, J.S. 2018. High electrical conductivity of nutrient solution and application of methyl jasmonate promote phenylpropanoid production in hydroponically grown Agastache rugosa. Hortic. Sci. Technol. 36: 6. 841-852.
  21. Kowalczyk, K., Gajc-Wolska, J., and Rutkowska, M. 2012. Effect of the nutrient solution electrical conductivity (EC) on the growth, development and quality of Endive (Cichorium endivia) cultivated under covers. Acta Hortic. 927: 339-344.
  22. Maggini, R., Kiferle, C., Guidi, L., Pardossi, A., and Raffaelli, A. 2012. Growing medicinal plants in hydroponic culture. Acta Hortic. 952: 697-704.
  23. Maggio, A., Raimondi, G., Martino, A., and De Pascale, S. 2006. Soilless cultivation of saffron in mediterranean environment. Acta Hortic. 718: 60. 515-522.
  24. Mehravaran, H. 2003. Technology and entrepreneurship in hydroponic and soilless beds. Urumia Jihad-e-Daneshgahi Pub. 206 p. (In Persian)
  25. Merati, M.J., Niknam, V., Hassanpour, H., and Mirmasoumi, M. 2016. Comparative effects of salt stress on growth and antioxidative responses in different organs of pennyroyal (Mentha pulegium). J. Plant Res. (Ir. J. Biol.). 28: 5. 1097-1107. (In Persian)
  26. Mohammadi, S. 2017. Investigation of the effects of different land uses on some chemical properties of soil in Jamalabad region of Baft County. Rangeland and Watershed Manag. (Ir. J. Nat. Resour). 69: 4. 1063-1073. (In Persian)
  27. Mohammadi, S., and Panahi, F. 2017. Evaluation of the effect of de-icing salt along snowy road on vegetation composition and diversity (Case Study: mountain road of Godar Kafanooieh of Baft as the roof of Iranian desert). Ir. Ecohydrol. 4: 2. 509-521. (In Persian)
  28. Moya, C., Oyanedel, E., Verdugo, G., Flores, M., Urrestarazu, M., and Alvaro, J.E. 2017. Increased electrical conductivity in nutrient solution management enhances dietary and organoleptic qualities in soilless culture Tomato. HortSci. 52: 6. 868-872.
  29. Ozturk, M., Altay, V., Hakeem, K.R., and Akcicek, E. 2017. Licorice from botany to phytochemistry. Springer Pub. 139 
  30. Park, S.Y., Oh, S.B., Kim, S.M., Cho, Y.Y., and Oh, M.M. 2016. Evaluating the effects of a newly developed nutrient solution on growth, antioxidants, and Chicoric acid contents in Crepidiastrum denticulatum. Hortic. Environ. Biotechnol. 57: 5. 478-486.
  31. Rafie, A.R., Olczyk, T., and Guerrero, W. 2003. Hydroponic production of fresh ginger roots (Zingiber officinale) as an alternative method for South Florida. In Proceedings of the Florida State Horticultural Society. 8-10 116: 51-52.
  32. Samarakoon, U., Palmer, J., Ling, P., and Altland, J. 2020. Effects of electrical conductivity, pH, and foliar application of Calcium Chloride on yield and tipburn of Lactuca sativa grown using the nutrient–film technique. HortSci. 55: 8. 1265-1271.
  33. Sato, S., Ikeda, H., Furukawa, H., Murata, Y., and Tomoda, M. 2004. Effects of nutrient solution concentration on inorganic and glycyrrhizin contents of Glycyrrhiza glabra Yakugaku Zasshi. 124: 10. 705-709.
  34. Singleton, V.L., and Rossi, I.A. 1995. Colorimetry of total phenolics with phosphor- molybdic phosphotungstic acid regeants. J. Enol. Viticul. 16: 144-158.
  35. Thengane, S.R., Kulkarni, D.K., and Krishnamurthy, K.V. 1998. Micropropagation of licorice (Glycyrrhiza glabra) through shoot tip and nodal cultures. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant. 34: 4. 331-334.
  36. Vesal, S., Alizadeh Zamhariri, F., and Ghaemi, M. 2015. Complete hydroponic guide without soil cultivation. Mashhad University Jihad Pub. 18-21. (In Persian)
  37. Yang, L., Wen, K.S., Ruan, X., Zhao, Y.X., Wei, F., and Wang, Q. 2018. Response of plant secondary metabolites to environmental factors. Mol. 23: 762. 1-26.
  38. Yu, J., Jang, I.B., Suh, S.J., and Kweon, K.B. 2016. Effects of nutrient solution on growth and amount of ginsenoside of two years old Ginseng grown under hydroponic culture. Kor J. Med. Crop Sci. 24: 3. 198-206.

Zheng, Y., Dixon, M., and Saxena, P. 2006. Greenhouse production of Echinacea purpurea L. and E. angustifolia using different growing 

مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 14، شماره 2
شهریور 1400
صفحه 127-140

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار