افزایش سازوکارهای دفاعی خیار در برابر سفیدک پودری خیار با اسانس بذر کرفس و نانوذرات حاوی اسانس

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1787-25IPPC (R1)
نویسندگان
1بخش گیاه‌پزشکی دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز
2بخش گیاه‌پزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز
چکیده
با توجه به نگرانی‌های روزافزون جهانی در مورد استفاده‌ی بیش از حد از قارچ‌کش‌های شیمیایی و اثرات باقی‌مانده‌ی آن‌ها بر محصولات کشاورزی، روش‌های نوین حفاظت از گیاهان بر شیوه‌های غیرشیمیایی مانند استفاده از ترکیبات طبیعی گیاهی به عنوان جایگزینی در برابر بیمارگرهای گیاهی تأکید می‌کند. این مطالعه با هدف ارزیابی فعالیت ضد‌قارچی اسانس بذر کرفس (Apium graveolens) برای مهار سفیدک پودری خیار (Podosphaera fusca)، شناسایی اجزای فعال، و واکاوی مسیرهای مولکولی و بیوشیمیایی درگیر در پاسخ‌های دفاعی گیاه و القا شده توسط اسانس بذر کرفس انجام شد. به دلیل حلالیت کم در آب و حساسیت به اکسایش اسانس در شرایط محیطی، نانوذرات کیتوزان حاوی اسانس سنتز و فعالیت ضدقارچی آن‌ها بر علیه سفیدک پودری خیار ارزیابی گردید. آنالیز اسانس بذر کرفس نشان داد که حاوی ترکیباتی مانند دی لیمونن (بیش از 42 درصد)، 3-بوتیل فتالید (4/14 درصد)، بتا‌سلینن (9/11درصد) و ماندلیک اسید (9/10 درصد) بوده و به طور مؤثری سفیدک پودری خیار را در آزمایش‌‌های گلخانه‌ای تا حدود 60% نسبت به شاهد بیمار و تیمارنشده (با صد درصد بیماری) مهار کرد. پس از سنتز نانوذرات حاوی اسانس در یک سامانه‌ی نانوی حامل، شدت بیماری کاهش بیشتری یافت. در برگ‌های گیاهان تیمارشده با اسانس بذر کرفس غلظت کلروفیل 54/875 درصد، ترکیبات فنولی 12/71 درصد، ترکیبات فلاونوئیدی 89/40 درصد، آنزیم بتا-1، 3-گلوکاناز 43/44 درصد، آنزیم کیتیناز90/40 درصد، آنزیم فنیل‌آلانین آمونیالیاز 55/65 درصد بیشتر از برگ گیاهچه‌های بیمار و تیمارنشده بود. همچنین بیان ژن بتا-1، 3-گلوکاناز، کیتیناز، و فنیل‌آلانین آمونیالیازبه ترتیب 4/3، 4/2، و 7/2 برابر بیشتر از برگ گیاهچه‌های بیمار و تیمارنشده بود.علاوه بر این نتایج نشان داد که نانوذرات کیتوزان حاوی اسانس نیز، واکنش‌های دفاعی از جمله افزایش تجمع ترکیبات پادااُکسایشی، غلظت کلروفیل، فعالیت آنزیم‌ها و بیان ژن را در برگ خیار القا می‌کنند، که منجر به مقاومت سیستمیک در گیاهان در برابر P. fusca می‌گردد. بنابراین می‌توان از آن‌ها به عنوان یک درمان ایمن و سازگار با محیط‌زیست برای مدیریت این بیماری استفاده کرد.
کلیدواژه ها
 
Title
Enhancing Cucumber Defense Mechanisms Against Powdery Mildew Using Celery Seed Essential Oil and Chitosan Nanoparticles Loaded with Celery Seed Essential Oil
Authors
hajar soleimani, Reza Mostowfizadeh-Ghalamfarsa
Abstract
Due to growing global concern about the extensive use of chemical fungicides and their residual effects on crops, modern plant protection is increasingly relying on non-chemical methods, such as natural plant compounds, as an alternative against phytopathogens. The aim of the current study was an in vivo evolution of the antifungal activity of celery (Apium graveolens) seed essential oil (CSEO) to control cucumber powdery mildew (Podosphaera fusca), identifying the active components, and analyzing the plant defense biochemical/molecular pathways involved in the plant defense response induced by the CSEO. Due to low water solubility, and susceptibility to oxidation in environmental conditions, we synthesized chitosan nanoparticles loaded with CSEO (CSEO-LCNPs) and evaluated their antifungal activity against cucumber powdery mildew. Celery seed essential oil consisted mainly (more than 42%) of D-limonene and some other compounds, including 3-butyl phthalide (14.4%), β-selinene (11.9%), and mandelic acid (10.9%), and effectively inhibited cucumber powdery mildew in greenhouse tests by about 60% compared to the inoculated untreated plants (with 100% diseases). After synthesizing CSEO in a nano-carrier system, the disease severity decreased even further. In inoculated treated plants with CSEO, the concentration of chlorophyll 875.54%, phenolic compounds 71.12%, flavonoid compounds 40.89%, the activity of β-1,3-glucanase 44.43%, chitinase 40.90%, and phenylalanine ammonia-lyase 65.55% was more than the inoculated untreated control. Also, the gene expression of β-1,3-glucanase, chitinase, and phenylalanine ammonia-lyase was 3.4, 2.4, and 2.7-fold higher than the inoculated untreated control, respectively. Furthermore, results showed that CSEO-LCNPs elicited cucumber leaves defense response, including enhancing the accumulation of antioxidant compounds, chlorophyll concentration, enzyme activities, and inducing gene expression, that resulted in systemic resistance in the plants against P. fusca attacks and can be used as a safe and environmentally friendly treatment for managing this disease.
Keywords
Apium graveolens, Podosphaera fusca, resistance