دانشگاه گیلان علوم و تحقیقات بذر ایران 2476-3780 8 4 2021 12 22 Investigation of constituents and antifungal effects of essential oils of native cumin seed populations on seed-borne fungi بررسی ترکیبات و اثرات ضدقارچی اسانس‌های توده‌های بذری بومی زیره سبز روی قارچ‌های بذرزاد 345 325 5283 10.22124/jms.2021.5283 FA نیما خالدی موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران Journal Article 2020 10 18 The seed is one of the most important inputs of agricultural products that its quality and health can be affected by seed-borne fungi. The aim of this study was to identify the seed-borne fungi and their effect on germination and vigor indices of native cumin seed populations and also to evaluate the effects of essential oils and constituents of essential oils these seed populations on seed-borne fungi isolated. In order to identify of seed-borne fungi of cumin seed populations from seeds produced in fields of Mashhad, Fariman, Kashmar and Quchan in Khorasan Razavi province were sampled according to the International Rules for Seed Testing (ISTA). After isolation and purification, fungal isolates were identified based on morphological and molecular characteristics. Also, pathogenicity potential and the aggressiveness of isolates on seedlings were investigated. A total of 12 isolates were identified based on morphological and molecular characteristics that belonging to Fusarium oxysporum and F. solani species. The results of the standard germination test showed that there was a significant difference among the seed populations studied in the germination and vigor indices. Seed infected by seed-borne fungi significantly affects germination and vigor indices and reduces seed quality and health. The results showed that the highest vigor and germination indices were observed in Fariman seed population followed by Kashmar, Quchan and Mashhad seed populations. The results of pathogenicity test showed that about 41.7% of the isolates were pathogenic and 58.3% of the isolates were non-pathogenic. Also, different levels of pathogenicity and aggressiveness were observed for various isolates of Fusarium species. In the continuation of this research, the essential oil was extracted by hydrodistillation using a Clevenger apparatus and its major constituents were identified by gas chromatography-mass spectrometry. The main compounds identified essential oils included β-pinene, ρ-cymene, γ-terpinene and cuminic aldehyde. The results showed that the compounds of α-pinene, sabinene, β-pinene, myrcene, γ-terpinene, terpinen-4-ol, β-farnesene and carotol had antifungal effects against F. oxysporum isolates. Synergistic effects of the main constituents of essential oils showed that combing terpinen-4-ol with β-pinene induced a synergistic activity and combing terpinen-4-ol with γ-terpinene and also β-elemene with γ-terpinene caused an additive effect against were F. oxysporum isolates. This is the first report on the effect of essential oil compositions of native cumin seed populations on seed-borne fungi isolated from the same seeds. The findings of this research showed that amount and the type of constituents of essential oils of cumin seed populations are different and it can affect the abundance of seed-borne fungi and their level of pathogenicity. بذر یکی از مهمترین نهادههای تولیدات کشاورزی است که کیفیت و سلامت آن میتواند تحت تاثیر قارچ‌های بذرزاد قرار بگیرد. هدف از این مطالعه شناسایی قارچ‌های بذرزاد و تاثیر آنها روی شاخص‌های جوانه‌زنی و بنیه توده‌های بذری بومی زیره سبز و همچنین ارزیابی اثرات اسانسها و ترکیبات تشکیل‌دهنده اسانسهای این توده‌های بذری روی قارچهای بذرزاد جداسازی شده میباشد. بهمنظور شناسایی قارچ‌های بذرزاد توده‌های بذری زیره سبز از بذور تولیدی مزارع مشهد، فریمان، کاشمر و قوچان در استان خراسان رضوی بر اساس ضوابط انجمن بینالمللی آزمون بذر نمونهبرداری شد. جدایه‌های قارچی پس از جداسازی و خالص‌سازی، بر اساس ویژگی‌های ریخت‌شناختی و مولکولی شناسایی شدند. همچنین پتانسیل بیماریزایی و قدرت تهاجم جدایهها روی گیاهچه بررسی شد. در مجموع 12 جدایه بر اساس ویژگی‌های ریخت‌شناسی و مولکولی که متعلق به گونه‌های Fusarium oxysporum و F. solani شناسایی شدند. نتایج آزمون جوانه‌زنی استاندارد نشان داد که در میان توده‌های بذری مورد بررسی اختلاف معنی‌داری در شاخص‌های جوانه‌زنی و بنیه وجود دارد. آلودگی بذر به قارچ‌های بذرزاد به‌طور قابل‌توجهی روی شاخص‌های بنیه و جوانه‌زنی بذر تأثیر گذاشته و موجب کاهش کیفیت و سلامت بذور می‌شوند. نتایج نشان داد که بیشترین شاخص‌های بنیه و جوانه‌زنی در توده بذری فریمان و پس از آن بهترتیب در تودههای بذری کاشمر، قوچان و مشهد مشاهده شد. نتایج آزمون بیماریزایی نشان داد که حدود 7/41 درصد جدایه‌ها بیماریزا و 3/58 درصد جدایه‌های بیماریزا نبودند. همچنین میزان بیماریزایی و قدرت تهاجم جدایه‌های مختلف گونه‌های Fusarium متفاوت بود. در ادامه این پژوهش ضمن اسانسگیری بهروش تقطیر با آب بهکمک دستگاه کلونجر، ترکیبات تشکیلدهنده این اسانسها با استفاده از کروماتوگرافی گازی - طیف سنجی جرمی شناسایی شدند. ترکیبات اصلی شناساییشده اسانس شامل بتا-پینن، ﭘﯽ-ﺳﯿﻤﻦ، گاما-ترپینن، ﺗﺮﭘﻴﻨﻦ-4-ال و کومینآلدهید بودند. نتایج نشان داد که ترکیبات آلفا-پینن، سابینن، بتا-پینن، میرسن، ﮔﺎما-ترپینن، بتا-فارنسن و کاروتول دارای اثرات ضد قارچی علیه جدایههای F. oxysporum بودند. اثرات همافزایی ترکیبات اصلی بازدارنده اسانسها نشان داد که ترکیب ﺗﺮﭘﻴﻨﻦ-4-ال با بتا-پینن موجب فعالیت سینرژیستی و ترکیب ﺗﺮﭘﻴﻨﻦ-4-ال با ﮔﺎما-ترپینن و همچنین ترکیب بتا-پینن و ﮔﺎما-ترپینن موجب فعالیت افزایشی علیه جدایههایF. oxysporum شدند. این اولین گزارش در مورد تاثیر ترکیبات اسانسهای توده‌های بذری بومی زیره سبز روی قارچهای بذرزاد جداسازی از همان بذور میباشد. یافتههای این پژوهش نشان داد که مقدار و حتی نوع ترکیبات تشکیلدهنده اسانسهای تودههای بذری زیره سبز متفاوت است و میتواند روی فراوانی قارچهای بذرزاد و میزان بیماریزایی آنها تاثیر بگذارد.

https://jms.guilan.ac.ir/article_5283_8faa50608587a19b9c1da77d02b61c56.pdf