DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35407-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41629552
تاريخ النشر: 2026-02-02
المؤلف: Rayhaneh Amooaghaie وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات تعزيز نمو النباتات
نظرة عامة
تقدم الدراسة نتائج جديدة تؤكد على إمكانيات مستخلصات الطحالب الدقيقة كمنشطات حيوية طبيعية لتحسين تحمل الملح وخصائص مضادات الأكسدة في براعم وزهور الكمون (Cuminum cyminum). على وجه الخصوص، أظهرت المستخلصات من *Dunaliella salina*، *Chlorella vulgaris*، و*Spirulina platensis* أنها تعزز بشكل كبير أصباغ التمثيل الضوئي، وإنتاج الكتلة الحيوية، ومؤشرات التحمل من خلال تخفيف الإجهاد التأكسدي، وزيادة نشاط إنزيمات مضادات الأكسدة، ورفع محتوى الفينولات عبر أنواع الكمون المختلفة. من بين هذه، برزت *D. salina* كالأكثر فعالية في تعزيز خصائص مضادات الأكسدة وتحمل الملح.
أدى تطبيق مستخلصات الطحالب الدقيقة إلى انخفاض ملحوظ في قيم IC50 لنشاط التقاط DPPH، ونشاط تبييض الكاروتين، والقدرة المخفضة في زهور وبراعم الكمون، خاصة تحت ظروف إجهاد الملح. تشير النتائج إلى أنه بينما ساهمت *C. vulgaris* و*S. platensis* أيضًا بشكل إيجابي، فإن *D. salina* هي الخيار المفضل لتعظيم هذه التأثيرات المفيدة. يوصي المؤلفون بمزيد من البحث لاستكشاف الآليات الجزيئية الأساسية، وتحسين تقنيات التطبيق، وتقييم الجدوى الاقتصادية لاستخدام مستخلصات الطحالب الدقيقة في الممارسات الزراعية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التأثير الكبير للملوحة كعامل إجهاد غير حيوي على نمو النباتات والتمثيل الغذائي، خاصة في الأعشاب الطبية. تؤدي الملوحة إلى إجهاد أوسموزي وسُمّية أيونية، مما يؤدي إلى إجهاد تأكسدي، تتصدى له النباتات من خلال تنشيط إنزيمات مضادات الأكسدة مثل الكاتلاز (CAT)، والبيروكسيداز (POD)، وسوبر أكسيد ديسموتاز (SOD). بالإضافة إلى ذلك، تعزز النباتات إنتاج المستقلبات الثانوية، بما في ذلك المركبات الفينولية، التي تعتبر حيوية لبقائها وتكيفها، بينما تساهم أيضًا في قيمتها الطبية بسبب خصائصها المضادة للأكسدة والعلاجية. وقد أثار هذا اهتمامًا بالمنشطات الحيوية، وخاصة مشتقات الطحالب الدقيقة، لتحسين مرونة النباتات تجاه الملوحة وزيادة إنتاج المستقلبات الثانوية.
تُعتبر الطحالب الدقيقة، مثل *Chlorella vulgaris*، *Arthrospira platensis*، و*Dunaliella salina*، معروفة بملفاتها الغذائية الغنية وإمكاناتها كمنشطات حيوية صديقة للبيئة. تعزز خصائص التربة ونمو النباتات عند تطبيقها كرشات ورقية أو غمر في التربة، مما يؤدي إلى تحسين معايير النمو وامتصاص العناصر الغذائية في نباتات مختلفة. ومن الجدير بالذكر أن مستخلصات الطحالب الدقيقة قد أظهرت أنها تعزز تحمل الملح وتقلل من الإجهاد التأكسدي في نباتات مثل *Phaseolus vulgaris* والبروكلي. على الرغم من النتائج الواعدة بشأن فوائد الطحالب الدقيقة للمحاصيل الصالحة للأكل، إلا أن الأبحاث حول تأثيراتها على الأعشاب الطبية لا تزال محدودة، مما يشير إلى الحاجة لمزيد من الاستكشاف لتحسين استخدامها تحت ظروف الإجهاد غير الحيوي.
طرق
توضح قسم “الطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يتناول المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف المحددة، والمعدات، وأي عينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم الظروف التجريبية، مثل درجة الحرارة، والمدة، وأي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. بشكل عام، يعتبر هذا القسم حاسمًا لفهم كيفية إجراء البحث ولتقييم موثوقية النتائج التي تم الحصول عليها.
مناقشة
تبحث الدراسة في تأثيرات مستخلصات الطحالب الدقيقة على نمو ومحتوى الفينولات في الكمون (Cuminum cyminum L.) تحت ظروف ملوحة متغيرة. بينما ركزت الدراسات السابقة على التركيب الفينولي وخصائص مضادات الأكسدة لبذور الكمون، تفحص هذه الدراسة بشكل فريد الزهور والبراعم، كاشفة أن هذه الأجزاء تظهر خصائص مضادة للأكسدة ملحوظة بسبب محتواها العالي من الفينولات. على وجه التحديد، تم اختبار المستخلصات من *Dunaliella salina*، *Chlorella vulgaris*، و*Arthrospira platensis* لقدرتها على تعزيز النمو وتحمل الإجهاد في نوعين من الكمون (مشهد وسابزفار) تحت ظروف ملحية وغير ملحية. تشير النتائج إلى أن *D. salina* و*A. platensis* حسنت بشكل كبير الكتلة الحيوية ومؤشرات التحمل، خاصة في نوع سابزفار، بينما أدى إجهاد الملوحة إلى تقليل ملحوظ في الكتلة الحيوية ومحتوى الكلوروفيل عبر كلا النوعين.
تسلط الدراسة أيضًا الضوء على التأثيرات التفاعلية للطحالب الدقيقة، ونوع النبات، والملوحة على مختلف المعايير الفسيولوجية، بما في ذلك الكلوروفيل الكلي، ومحتوى الكاروتين، وتسرب الإلكتروليت، وأنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة. ومن الجدير بالذكر أن *D. salina* أظهرت باستمرار فعالية متفوقة في تعزيز خصائص مضادات الأكسدة وتقليل تسرب الإلكتروليت تحت ظروف ملوحة. تؤكد البحث على إمكانيات مستخلصات الطحالب الدقيقة كنهج مستدام لتحسين زراعة الكمون في البيئات المالحة، مما يساهم في مرونة الزراعة والفوائد الصحية المرتبطة بمركبات الكمون الفينولية. بشكل عام، يضع هذا العمل الأساس لمزيد من الاستكشاف في دور الطحالب الدقيقة في تعزيز تحمل الإجهاد وخصائص تعزيز الصحة للكمون.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35407-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41629552
Publication Date: 2026-02-02
Author(s): Rayhaneh Amooaghaie et al.
Primary Topic: Plant Growth Enhancement Techniques
Overview
The study presents novel findings that underscore the potential of microalgae extracts as natural biostimulants to improve salt tolerance and antioxidant properties in cumin (Cuminum cyminum) shoots and flowers. Specifically, extracts from *Dunaliella salina*, *Chlorella vulgaris*, and *Spirulina platensis* were shown to significantly enhance photosynthetic pigments, biomass production, and tolerance indices by mitigating oxidative stress, increasing antioxidant enzyme activity, and elevating phenolic content across different cumin ecotypes. Among these, *D. salina* emerged as the most effective in enhancing antioxidant properties and salt tolerance.
The application of microalgal extracts resulted in a notable decrease in the IC50 values for DPPH scavenging activity, carotene bleaching activity, and reducing power in cumin’s flowers and shoots, particularly under conditions of salt stress. The findings suggest that while *C. vulgaris* and *S. platensis* also contributed positively, *D. salina* is the preferred choice for maximizing these beneficial effects. The authors recommend further research to explore the underlying molecular mechanisms, optimize application techniques, and assess the economic viability of using microalgal extracts in agricultural practices.
Introduction
The introduction highlights the significant impact of salinity as an abiotic stressor on plant growth and metabolism, particularly in medicinal herbs. Salinity induces osmotic stress and ion toxicity, leading to oxidative stress, which plants counteract by activating antioxidant enzymes such as catalase (CAT), peroxidase (POD), and superoxide dismutase (SOD). Additionally, plants enhance the production of secondary metabolites, including phenolic compounds, which are vital for their survival and adaptation, while also contributing to their medicinal value due to their antioxidant and therapeutic properties. This has spurred interest in biostimulants, particularly microalgae derivatives, to improve plant resilience to salinity and boost secondary metabolite production.
Microalgae, such as *Chlorella vulgaris*, *Arthrospira platensis*, and *Dunaliella salina*, are noted for their rich nutrient profiles and potential as eco-friendly biostimulants. They enhance soil properties and plant growth when applied as foliar sprays or soil drenches, leading to improved growth parameters and nutrient uptake in various plants. Notably, microalgal extracts have been shown to enhance salt tolerance and reduce oxidative stress in plants like *Phaseolus vulgaris* and broccoli. Despite the promising findings regarding microalgae’s benefits for edible crops, research on their effects on medicinal herbs remains limited, indicating a need for further exploration to optimize their use under abiotic stress conditions.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the materials used, including specific reagents, equipment, and any biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the protocols followed for data collection, including any statistical analyses applied to interpret the results.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, such as temperature, duration, and any controls implemented to validate the findings. Overall, this section is crucial for understanding how the research was conducted and for assessing the reliability of the results obtained.
Discussion
The research investigates the effects of microalgae extracts on the growth and phenolic content of cumin (Cuminum cyminum L.) under varying salinity conditions. While previous studies have focused on the phenolic composition and antioxidant properties of cumin seeds, this study uniquely examines the flowers and shoots, revealing that these parts exhibit significant antioxidant properties due to their high phenolic content. Specifically, the extracts from Dunaliella salina, Chlorella vulgaris, and Arthrospira platensis were tested for their ability to enhance growth and stress tolerance in two cumin ecotypes (Mashhad and Sabzevar) under saline and non-saline conditions. The findings indicate that D. salina and A. platensis significantly improved biomass and tolerance indices, particularly in the Sabzevar ecotype, while salinity stress notably reduced biomass and chlorophyll content across both ecotypes.
The study also highlights the interactive effects of microalgae, ecotype, and salinity on various physiological parameters, including total chlorophyll, carotenoid content, electrolyte leakage, and antioxidant enzyme activities. Notably, D. salina consistently demonstrated superior efficacy in enhancing antioxidant properties and reducing electrolyte leakage under saline conditions. The research underscores the potential of microalgae extracts as a sustainable approach to improve cumin cultivation in saline environments, thereby contributing to agricultural resilience and the health benefits associated with cumin’s phenolic compounds. Overall, this work lays the groundwork for further exploration into the role of microalgae in enhancing the stress tolerance and health-promoting properties of cumin.