Cobalt+Salt-Stressed Salvia officinalis: ROS Scavenging Capacity and Antioxidant Potency

Abstract

Salvia officinalis L. (Lamiaceae) is one of the most widespread herbal species used in the food processing industry and for culinary and medicinal purposes. This work aimed to investigate changes in plant growth, water content, lipid peroxidation, H2O2, proline, and enzymes related to reactive oxygen species (ROS) detoxification including superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POX), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR). Phenolic contents and antioxidant capacity values such as ferric ion reducing antioxidant power (FRAP), cupric ion reducing antioxidant capacity (CUPRAC) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging were studied under stress conditions of salt, cobalt and a combination of the two. No significant differences were found in relative water content and chlorophyll fluorescence under salt, cobalt and their combination. However, the osmotic potential and relative growth rate were enhanced with salt+cobalt compared to salt-treated plants. Salt and cobalt individually stimulated high antioxidant activity. High APX and GR activities were associated with the high proline accumulation in the sage plants under the combined effect of salt+cobalt. The combination decreased lipid peroxidation (TBARS), while H2O2 content was increased. This increase with the combined salt+cobalt effect may be associated with the decrease in CAT activity. Moreover, a strong correlation was found between TPC and TF content and antioxidant capacity measured via FRAP, CUPRAC and DPPH. The TPC, TF and antioxidant capacity values also increased under the salt+cobalt combination, suggesting an increase in antioxidant content in the sage leaves. Therefore, the combination of salt and cobalt improved the stress tolerance of S. officinalis.

Heavy metal stress influence the andrographolide content, phytochemicals and antioxidant activity of Andrographis paniculata

“…In comparison with the control (55.73%), the highest and the lowest DPPH radical scavenging activity was observed in 50 mM Sn (63.8%) and 50 mM Cu (34.8%) treated plants respectively. In a study (40), a 57.8% increase in the antioxidant activity was observed after 500 μM CoCl2 treatment in Salvia officinalis and in a study (46), after 15 days exposure of Colobanthus quitensis to 150 and 300 µM of copper sulphate, an induction in antioxidant activity by DPPH radical scavenging was observed in in vitro culture. A rise in DPPH activity was observed after 70 and 140 mg/L copper treatment in G. procumbens (25).…”

“…In a study (27), flavonoid content in the shoots was found to increase in 250 μmol L -1 Cu treated Solanum lycopersicum while it was found to decrease in 250 μmol L -1 Cu treated Solanum cheesmaniae. An increase in TFC and TPC was observed in Salvia officinalis under 500 μM CoCl2 treatments as compared to control (40). In plants, flavonoids are located in mesophyll cells that act as a defense system against different stresses.…”

Salvia officinalis (Tıbbi Adaçayı) Bitkisinin Bazı Abiyotik Stres Faktörlerine Yanıtları

“…Tuzluluk, dünyanın birçok bölgesindeki tarımsal üretim alanlarında toprak verimini, bitki büyümesini, verim ve kalitesini etkileyen, tarımsal sürdürülebilirliği zorlaştıran önemli sorunlardan biridir (Aziz ve ark., 2013;Torun, 2019). Tuzluluk yağış oranının yetersiz, buharlaşmanın fazla olduğu, kurak ve yarı kurak ekolojilerde sıkça görülmektedir.…”

“…Bu türde tuz stresi altında salisilik asit tarafından arttırılan karbonhidrat konsantrasyonunun, tuz stresinin neden olduğu su kıtlığı nedeniyle oluşan oksidatif hasarın önlenmesine ve protein yapısının korunmasına yardımcı olduğu bildirilmiştir. Ayrıca serbest amino asitlerin, özellikle de salin koşullarda enerji ve nitrojen rezervuarı olarak işlev yapan prolinin üretimi ve birikimi Salvia officinalis'in tuz stresine karşı geliştirdiği adaptif bir tepki olarak değerlendirilmiştir (Sahar ve ark., 2011;Torun, 2019).…”

“…Tuzlulukla ilgili yürütülen çalışmalarda bitkilerin, tuzu bünyeye almama, tuzun seyreltilmesi, tuz eliminasyonu, bitki dokularında sukkulentlik kazanma, tuzun yeniden dağılımı şeklinde geliştirdikleri savunma mekanizmaları ile tuz stresine karşı koyabildikleri bildirilmiş, bunun yanı sıra seçici olarak iyonların biriktirilmesi veya atılması, kökten iyon alımının ve sürgüne iletiminin kontrolü, tüm bitkide ve hücrelerde iyonların vakuollerde biriktirilmesi ile ozmotik düzenleyicilerin sentezi gibi dolaylı savunma mekanizmalarının da tuz stresine karşı koyabilmede etkili olduğu ortaya konmuştur (Çulha ve Çakırlar, 2011). Araştırmacılar Salvia officinalis bitkisinde, tuzluluğun neden olduğu stres semptomlarını dengeleyen veya hafifletebilen kinetin, kobalt, çinko ve selenyum uygulamaları bildirmişlerdir (Hendawy ve Khalid, 2005;Tounekti ve ark., 2011;Torun, 2019;Çamlıca ve ark., 2019). Hendawy ve Khalid, (2005), tuzlu koşullarda çinko ile muamele edilen Salvia officinalis bitkilerinin vejetatif büyüme karakterlerinin (bitki boyu, dal sayısı, taze ve kuru ağırlık), sadece tuzlu toprak koşullarında yetiştirilenlerden daha yüksek olduğunu bildirmiş, Çamlıca ve ark., ( 2019 koşullarda 20 mg/L selenyum dozuna kadar olan uygulamalarda, bu türde büyüme parametrelerinde olumlu gelişmeler saptamış, Tounekti ve ark., (2011), kinetinin yapraktan uygulamalarının iyon ve pigment içerikleri ile yaprak fenolik diterpen ve α-tokoferol içeriklerini arttırdığını, Torun, (2019) ise tuz+kobalt uygulamasının fenolik bileşikleri arttırdığını, ozmotik potansiyeli ve nispi büyüme oranını daha az etkilediğini ve kobaltın tuz stresinin olumsuz etkilerini hafiflettiğini bildirmiştir.…”