گل محمدی(Rosa damascena Mill.) به عنوان یکی از گیاهان معطر و دارویی با ارزش، به دلیل خواص فرآورده های آن در صنایع عطرسازی، غذایی، دارویی و آرایشی اهمیت جهانی دارد. با توجه به محدودیت منابع آبی و قرارگیری مناطق اصلی کشت این گیاه در شرایط خشک و نیمه خشک، تنش کم آبی از مهم ترین عوامل محدودکننده رشد و کیفیت متابولیت های ثانویه آن محسوب می شود. از سوی دیگر، فناوری نانو به ویژه نانوذرات سیلیس(SiO NPs) به عنوان یک راهکار نوین در مدیریت تنش های محیطی و بهبود ویژگی های فیزیولوژیکی و متابولیکی گیاهان مطرح شده است. این پژوهش بررسی تأثیر کاربرد نانو کلات سیلیس بر خصوصیات فیزیولوژیک، فیتوشیمیایی و مولکولی 9 ژنوتیپ برتر گل رز محمدی تحت تنش کم آبی بود. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی لورک دانشگاه صنعتی اصفهان اجرا شد. تیمارهای مورد مطالعه شامل دو سطح تنش کم آبی با آبیاری 50 و 100درصد ظرفیت مرزعه و سه سطح نانو کلات سیلیس 0، 200 و 400 میلی لیتر در هکتار بودند. در مطالعه اول بررسی صفات مورفولوژیک شامل اندازه گیری صفات وزن تر غنچه، طول غنچه، قطر غنچه، قطر گل، طول گلبرگ، عرض گلبرگ، وزن تر گل، وزن خشک گل، وزن خشک غنچه، وزن گلبرگ خشک، تعداد گلبرگ، طول نهنج و قطرنهنج، اندازه گیری شد. بررسی صفات فیزیولوژیکی شامل شاخص های کلروفیلSPAD، شاخص کارایی فتوسیستم II Fv/Fm صورت پذیرفت. علاوه بر این اندازه گیری صفات فیتوشیمیایی شامل ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی با روش های LC-MS انجام گرفت. در مطالعه دوم با استفاده از ژنوتیپ منتخب از آزمایش اول در مراحل مختلف فنولوژیکی و در سطوح مختلف نانو کلات سیلیس و تنش کم آبی انجام پذیرفت. در مطالعه سوم در ژنوتیپ برتر به دست آمده، بیان ژن های کلیدی مسیر بیوسنتز فلاونوئیدها(chi ، chs ، pal2 ، f3'h' f ، f3'5'h) در مراحل فنولوژیکی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تنش کم آبی 50 طرفیت مزرعه همراه با کاربرد نانو کلات سیلیس 400 میلی لیتر به طور معنی داری موجب افزایش محتوای ترکیبات فنولی، فلاونوئیدی و اسانس در اکثر ژنوتیپ ها شده است. همچنین، بهبود شاخص های فیزیولوژیکی مانند شاخص سبزینگی(SPAD) کارایی فتوسیستم II Fv/Fm تحت تیمار نانو کلات سیلیس مشاهده گردید. نتایج تجزیه ترکیبات اسانس به روش HS-SPME-GC-MS نشان داد که در تیمارهای تلفیقی تنش کم آبی و نانو کلات سیلیس ، نسبت ترکیبات ارزشمندی مانند رزاکساید، سیترونلول، ژرانیول و فنیل اتانول به طور نسبی افزایش یافت. همچنین، نسبت سیترونلول به ژرانیول به دلیل نقش مهم در رایحه و کیفیت اسانس از اهمیت بالایی برخوردار است، بهبود پیدا کرد. از نظر مولکولی، بیان ژن هایchs و pal2 در مراحل گلدهی تحت تأثیر مثبت نانو کلات سیلیس قرار گرفت که همسو با افزایش تجمع متابولیت های ثانویه بود. به طور کلی، کاربرد نانو کلات سیلیس به عنوان یک محرک زیستی، توانست اثرات منفی تنش کم آبی را تعدیل نموده و با تحریک مسیرهای بیوسنتزی، کیفیت و کمیت متابولیت های ثانویه گل رز محمدی را بهبود بخشد. این یافته ها می تواند مبنای توسعه راهکارهای مدیریتی پایدار برای افزایش بهره وری و ارزش اقتصادی گل رز محمدی در شرایط محدودیت آبی قرار گیرد.
کلیدواژه ها: بیان ژن، ترکیبات فرار، تنش کم آبی، گل محمدی، متابولیت های ثانویه، نانو کلات سیلیس ، نسبت سیترونلول به ژرانیول.