همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات گیاهشناسی، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

10.22092/ijmapr.2023.362083.3313

چکیده

سابقه و هدف: در اکوسیستم‏‏های مختلف عواملی مانند ارتفاع، بارندگی، دما، روشنایی، رطوبت و عناصر غذایی خاک به‏عنوان متغیرهای مهم بر متابولیسم و تجمع متابولیت‌های ثانویه تأثیر می‌گذارند. بنابراین شناخت عوامل تأثیرگذار بر مواد مؤثره گیاهان دارویی حائز اهمیت است. بر این اساس پژوهشگران در تلاش هستند تا با ارائه روش‏های مختلف، تولید مواد مؤثره را افزایش دهند. ازجمله می‏توان به تحقیقات انجام ‏شده در زمینه تأثیر عوامل اکولوژیکی بر ترکیب‏های‏ اسانس جمعیت‏های مختلف Nepeta crispa، Salvia sharifii، Satureja rechingeri و Stachys pilifera اشاره کرد. در این پژوهش رابطه بین پارامترهای اقلیمی، توپوگرافی و ادافیکی به‏عنوان عوامل مهم و اثرگذار بر صفات مورفولوژیکی و ترکیب‏های اسانس گونه اندمیک دارویی Dracocephalum ghahremanii Jamzad بررسی شد.
مواد و روشها: سه رویشگاه D. ghahremanii در استان سمنان با شرایط محیطی مختلف انتخاب شد و در هر یک 15 پلات 4 مترمربعی به‏ روش تصادفی سیستماتیک مستقر گردید. در هر پلات ارتفاع گیاه، قطر تاج‏پوشش، سطح تاج‏پوشش، زی‌توده و سطح برگ گونه مورد بررسی اندازه‏گیری شد. سرشاخه‏های گلدار با سه تکرار از رویشگاه‏های طبیعی جمع‏آوری و با دستگاه کلونجر به روش تقطیر با آب اسانس‏گیری گردید. ترکیب‏های اسانس با استفاده از کروماتوگراف گازی فوق سریع (GC-FID) و کروماتوگراف گازی متصل به طیف‏سنج جرمی (GC/MS) شناسایی شد. در هر رویشگاه، پنج نمونه خاک به‏طور تصادفی از داخل پلات‏ها برداشت شد و برخی پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک شامل واکنش خاک، هدایت الکتریکی، ماده آلی، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهک و بافت خاک اندازه‏گیری شد. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین داده‏ها با استفاده از نرم‏افزار SPSS انجام شد. مهمترین عوامل محیطی اثرگذار بر صفات مورفولوژیکی و ترکیب‏های اسانس با استفاده از روش آنالیز همبستگی در نرم‏افزار SPSS و روش تجزیه مؤلفه‏‏های اصلی (PCA) در نرم‏افزار Minitab تعیین شد. جایگاه حفاظتی این گونه با استفاده از روش IUCN و براساس معیارهای میزان حضور (EOO) و سطح تحت اشغال (AOO) با استفاده از نرم‌افزار GeoCAT و داده‏‏های مربوط به اندازه جمعیت و کیفیت رویشگاه تعیین شد.
نتایج: مقایسه میانگین صفات مورفولوژیکی D. ghahremanii نشان داد که بیشترین و کمترین مقادیر صفات مورفولوژیک به‏ترتیب به منطقه تاش با ارتفاع 3043 متر و منطقه تنگ کاورد با ارتفاع 2032 متر مربوط است. تجزیه واریانس مقادیر صفات مورفولوژیک نیز نشان داد که بین گیاهان سه منطقه از نظر سطح برگ در سطح 1% و از نظر ارتفاع گیاه، قطر تاج‏پوشش، سطح تاج‏پوشش و زی‌توده در سطح 5% اختلاف معنی‏داری وجود دارد. تجزیه اسانس گونه D. ghahremanii نشان داد که ترکیب شیمیایی آن در سه منطقه دارای اختلاف است. در منطقه تنگ کاورد، سیس-بتا-فارنسن، ترانس-کادینا-1(6)، 4-دی‏ان و بتا-کاریوفیلن، در منطقه دیباج، سیس-بتا-فارنسن، ترانس-کادینا-1(6)، 4-دی‏ان و کاریوفیلن اکسید و در منطقه تاش، کاریوفیلن اکسید، آلفا-وتیون و کارون هیدرات ‏به‏عنوان ترکیب‏های اصلی شناسایی شدند. تجزیه واریانس ترکیب‏های اسانس مشترک رویشگاه‏های این گونه نیز نشان داد که بین میانگین این ترکیب‏ها در سطح 0.1% اختلاف معنی‏داری وجود دارد. پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک رویشگاه‏های D. ghahremanii اختلافات محسوسی داشتند. تجزیه واریانس مقادیر این پارامترها نشان داد که بین سه منطقه از نظر ماده آلی، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهک، ماسه و سیلت در سطح 0.1% ، اسیدیته در سطح 1% و هدایت الکتریکی و رس در سطح 5% اختلاف معنی‏داری وجود دارد. همبستگی بین خصوصیات این گونه با برخی از عوامل محیطی نشان داد که ارتفاع از سطح دریا، بارندگی سالانه، دمای سالانه، حداقل دمای سردترین ماه، حداکثر دمای گرمترین ماه، آهک، ماده آلی، نیتروژن، فسفر، ماسه و سیلت بیشترین همبستگی معنی‏دار را با صفات مورفولوژیک و ترکیب‏های اسانس دارند. با توجه به اینکه سطح تحت اشغال این گونه در جمعیت‌های مطالعه‌شده AOO 0.750 کیلومترمربع و محدوده حضور آن در استان 691.046 EOO  کیلومترمربع است، جایگاه حفاظتی آن در ایران در بحران انقراض (CR) تعیین ‌گردید.
نتیجه‌گیری: به‏عنوان نتیجه‏گیری کلی، می‏توان چنین بیان کرد که افزایش ارتفاع باعث افزایش خصوصیات عملکردی (مورفولوژی و فیتوشیمی) گیاه D. ghahremanii شده است. با وجود تشابه نسبی ترکیب‏های اصلی در اسانس این گونه، ترکیب اسانس (درصد اجزاء اصلی و جزئی) در سه منطقه بررسی‏شده متفاوت بود. در بین پارامترهای محیطی، ارتفاع از سطح دریا، بارندگی سالانه، ماده آلی، نیتروژن، فسفر، پتاسیم و سیلت مهمترین عوامل مؤثر بر صفات مورفولوژیکی و درصد ترپن‏های اکسیژن‏دار این گونه بودند که می‏تواند گویای اهمیت رویشگاه‏های مرتفع به لحاظ محتوای اسانس و ترکیب‏هایی با خواص آنتی ‏اکسیدانی بالاتر برای این گیاه باشد. براساس این یافته‏ها، حداکثر دمای گرمترین ماه، حداقل دمای سردترین ماه، حداقل دمای مطلق، آهک و ماسه نیز مهمترین پارامترهای مؤثر بر درصد ترپن‏های هیدروکربنی بودند. این نتایج برای استحصال اسانس D. ghahremanii از رویشگاه‏های طبیعی، یا برای کشت تجاری این گیاه با هدف استخراج ترکیب‏های ثانویه موجود در اسانس آن می‏تواند حائز اهمیت باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

- Aboukhalid, K., Al Faiz, C., Douaik, A., Bakha, M., Kursa, K., Agacka-Mołdoch, M., Machon, N., Tomi, F. and Lamiri, A., 2017. Influence of environmental factors on essential oil variability in Origanum compactum Benth. growing wild in Morocco. Chemistry & Biodiversity, 14(9): p. e1700158.
- Adams, R.P., 2017. Identification of Essential Oil Components by Gas Chromatography-Mass Spectroscopy. Allured Publishing Corporation, Carol Stream, Illinois, 804p.
- Ahmadi, L. and Mirza, M., 2001. Volatile constituents of Dracocephalum aucheri Boiss. Journal of Essential Oil Research, 13(3): 202-203.
- Aissi, O., Boussaid, M. and Messaoud, C., 2016. Essential oil composition in natural populations of Pistacia lentiscus L. from Tunisia: Effect of ecological factors and incidence on antioxidant and antiacetylcholinesterase activities. Industrial Crops and Products, 91: 56-65.
- Alizadeh, A., 2015. Essential oil composition, phenolic content, antioxidant, and antimicrobial activity of cultivated Satureja rechingeri Jamzad at different phenological stages. Zeitschrift für Naturforschung C, 70(3-4): 51-58.
- Amiri, N., Yadegari, M. and Hamedi, B., 2018. Essential oil composition of Cirsium arvense L. produced in different climate and soil properties. Records of Natural Products, 12(3): 251-262.
- Amorati, R., Foti, M.C. and Valgimigli, L., 2013. Antioxidant activity of essential oils. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(46): 10835-10847.
- Arvin, P. and Firouzeh, R., 2023. Study of some physiological traits, yield and essential oil contents of Dracocephalum kotschyi Boiss. in natural habitats of Bojnourd. Journal of Plant Process and Function, 12(53): 33-50.
- Ashrafi, B., Ramak, P., Ezatpour, B. and Talei, Gh.R., 2017. Investigation on chemical composition, antimicrobial, antioxidant, and cytotoxic properties of essential oil from Dracocephalum kotschyi Boiss. African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines, 14(3): 209-217.
- Bardsiri, A., Naderi, R. and Amirahmadi, A., 2017. Plant diversity of Sarband hunting prohibited area (Dibaj, Semnan province). Journal of Taxonomy and Biosystematics, 9(31): 1-28.
- Bentley, R., 2010. Medicinal plants. London: Domville-Fife Press, 544p.
- Edreva, A., Velikova, V., Tsonev, T., Dagnon, S., Gurel, A., Aktas, L. and Gesheva, E., 2008. Stress-protective role of secondary metabolites: diversity of functions and mechanisms. General and Applied Plant Physiology, 34(1-2): 67-78.
- Farimani, M.M., Mirzania, F., Sonboli, A. and Moghaddam, F.M., 2017. Chemical composition and antibacterial activity of Dracocephalum kotschyi essential oil obtained by microwave extraction and hydrodistillation. International Journal of Food Properties, 20(1): 1-10.
- Fattahi, M., Nazeri, V., Torras-Claveria, L., Sefidkon, F., Cusido, R.M., Zamani, Z. and Palazon, J., 2013. Identification and quantification of leaf surface flavonoids in wild-growing populations of Dracocephalum kotschyi by LC–DAD–ESI-MS. Food Chemistry, 141(1): 139-146.
- Fernández-Sestelo, M. and Carrillo, J.M., 2020. Environmental effects on yield and composition of essential oil in wild populations of spike Lavender (Lavandula latifolia Medik.). Agriculture, 10(12): 626.
- Golparvar, A.R., Hadipanah, A., Gheisari, M.M. and Khaliliazar, R., 2016. Chemical constituents of essential oil of Dracocephalum moldavica L. and Dracocephalum kotschyi Boiss. from Iran. Acta Agriculturae Slovenica, 107(1): 25-31.
- Golshani, S., Karamkhani, F., Monsef-Esfehani, H.R. and Abdollahi, M., 2004. Antinociceptive efects of the essential oil of Dracocephalum kotschyi in the mouse writhing test. Journal of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences, 7(1): 76-79.
- Hamilton, A.C., 2004. Medicinal plants, conservation and livelihoods. Biodiversity & Conservation, 13: 1477-1517.
- Hassler, M., 2004-2023. World Plants. Synonymic Checklist and Distribution of the world Flora. Version 15.3; last update May 3rd, 2023. http://www.worldplants.de. Last accessed 02/07/2023.
- IUCN, 2022. Guidelines for Using the IUCN Red List Categories and Criteria. Version 15. Prepared by the Standards and Petitions Committee, 116p.
- Jahantab, E., Morshedloo, M.R. and Maggi, F., 2021. Essential oil variability in Stachys pilifera Benth. populations: a narrow endemic species of Iran. Natural Product Rsearch, 35(15): 2588-2592.
- Jamali, C.A., El Bouzidi, L., Bekkouche, K., Lahcen, H., Markouk, M., Wohlmuth, H., Leach, D. and Abbad, A., 2012. Chemical composition and antioxidant and anticandidal activities of essential oils from different wild Moroccan Thymus species. Chemistry & Biodiversity, 9(6): 1188-1197.
- Jamloki, A., Bhattacharyya, M., Nautiyal, M.C. and Patni, B., 2021. Elucidating the relevance of high temperature and elevated CO2 in plant secondary metabolites (PSMs) production. Heliyon, 7(8): e07709.
- Jamzad, Z., 2012. Flora of Iran, no. 76. Lamiaceae Family, Research Institute of Forests and Rangelands Press, Tehran, Iran, 1068p, (in Persian).
- Javidnia, K., Miri, R., Fahham, N. and Mehregan, I., 2005. Comopsition of the essential oil of Dracocephalum kotschyi Boiss. from Iran. Journal of Essential Oil Research, 17(5): 481-482.
- Khorshidi, J., Shokrpour, M. and Nazeri, V., 2019. Influence of some climatic and soil conditions on essential oil quantity and quality of different Thymus daenensis Celak subsp. daenensis ecotypes. Iranian Journal of Horticultural Science, 50(1): 13-23.
- Kofidis, G. and Bosabalidis, A.M., 2008. Effects of altitude and season on glandular hairs and leaf structural traits of Nepeta nuda L. Botanical Studies, 49(4): 363-372.
- Larsen, H.O. and Olsen, C.S., 2007. Unsustainable collection and unfair trade? Uncovering and assessing assumptions regarding Central Himalayan medicinal rvation. Biodiversity & Conservation, 16: 1679-1697.
- Liu, W., Yin, D., Li, N., Hou, X., Wang, D., Li, D. and Liu, J., 2016. Influence of environmental factors on the active substance production and antioxidant activity in Potentilla fruticosa L. and its quality assessment. Scientific Reports, 6: 28591.
- Maksimović, M., Vidic, D., Miloš, M., Edita Šolić, M., Abadzić, S. and Siljak-Yakovlev, S., 2007. Effect of the environmental conditions on essential oil profile in two dinaric Salvia species: S. brachyodon Vandas and S. officinalis L. Biochemical Systematics and Ecology, 35(8): 473-478.
- Mehalaine, S. and Chenchouni, H., 2020. Plants of the same place do not have the same metabolic pace: soil properties affect differently essential oil yields of plants growing wild in semiarid Mediterranean lands. Arabian Journal of Geosciences, 13: 1263.
- Melito, S., Petretto, G.L., Podani, J., Foddai, M., Maldini, M., Chessa, M. and Pintore, G., 2016. Altitude and climate influence Helichrysum italicum subsp. microphyllum essential oils composition. Industrial Crops and Products, 80: 242-250.
- Metlen, K.L., Aschehoug, E.T. and Callaway, R.M., 2009. Plant behavioural ecology: Dynamic plasticity in secondary metabolites. Plant, Cell & Environment, 32(6): 641-653.
- Mirzaei Mosivand, A., 2020. Study on the phytochemical of essential oil of Pranos ferulacea Lindl. in different habitats of Delfan county. Eco-phytochemical Journal of Medicinal Plants, 8(3): 19-33.
- Mirzania, F. and Sonboli, A., 2021. Chemical diversity of essential oil composition from five populations of Dracocephalum Kotschyi Boiss. Health Biotechnology and Biopharma, 5(1): 39-50.
- Mohammadian, A., Karamian, R., Mirza, M. and Sepahvand, A., 2014. Effects of altitude and soil characteristics on essential of Thymus fallax Fisch. et C. A. Mey. in different habitats of Lorestan province. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 30(4): 519-528. (in Persian)
- Mojab, F., Nickavara, B. and Hooshdar Tehrani, H., 2009. Essential oil analysis of Nepeta crispa and N. menthoides from Iran. Iranian Journal of Pharmaceutical Sciences, 5(1): 43-46.
- Monsef-Esfahani, H.R., Karamkhani, F., Nickavar, B., Abdi, K. and Faramarzi, M.A., 2007. The volatile constituents of Dracocephalum kotschyi oils. Chemistry of Natural Compounds, 43(1): 40-43.
- Morteza-Semnani, K. and Saeedi, M., 2005. Essential oil composition of Dracocephalum kotschyi Boiss. Journal of Essential oil Bearing Plants, 8(2): 192-195.
- Naderifar, M., Sonboli, A. and Gholopour, A., 2015. Pollen morphology of Iranian Dracocephalum L. (Lamiaceae) and its taxonomic significance. Bangladesh Journal of Plant Taxonomy, 22(2): 99-110.
- Nezhadali, A., Khazaeifar, A., Akbarpour, M. and Masrournia, M., 2010. Chemical composition of essential oil and antibacterial activity of Dracocephalum subcapitatum. Journal of Essential oil Bearing Plants, 13(1): 112-117.
- Nowak, M., Manderscheid, R., Weigel, H.-J., Kleinwachter, M. and Selmar, D., 2010. Drought stress increases the accumulation of monoterpenes in sage (Salvia officinalis), an effect that is compensated by elevated carbon dioxide concentration. Journal of Applied Botany and Food Quality, 83(2): 133-136.
- Saeidnia, S., Gohari, A.R., Hadjiakhoondi, A. and Shafiee, A., 2007. Bioactive compounds of the volatile oil of Dracocephalum kotschyi. Zeitschrift fuer Naturforschung – Section C Journal of Biosciences, 62(11-12): 793-796. doi: 10.1515/znc-2007-11-1203
- Şanli, A. and Karadoğan, T., 2016. Geographical impact on essential oil composition of endemic Kundmannia anatolica Hub.-Mor. (Apiaceae). African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines, 14(1): 131-137.
- Sonboli, A., Esmaeili, M.A., Gholipour, A. and Kanani, M.R., 2010. Composition, cytotoxicity and antioxidant activity of the essential oil of Dracocephalum surmandinum from Iran. Natural Product Communications, 5(2): 341-344.
- Sonboli, A., Mirzania, F. and Gholipour, A., 2019. Essential oil composition of Dracocephalum kotschyi Boiss. from Iran. Natural Product Research, 33(14): 2095-2098.
- Taghizadeh, M., Soltanian, S. and Nasibi, N., 2022. Phytochemical analysis of volatile and non-volatile fractions, antioxidant, and anti-cancer activities of Dracocephalum polychaetum and Dracocephalum kotschyi. Journal of Cell and Molecular Research, 14(1): 11-19.
- Talebi, S.M., Ghorbani Nohooji, M., Yarmohammadi, M., Khani, M. and Matsyura, A., 2019. Effect of altitude on essential oil composition and on glandular trichome density in three Nepeta species (N. sessilifolia, N. heliotropifolia and N. fissa). Mediterranean Botany, 40(1): 81-93.
- Tavakoli, M., Soltani, S., Tarkesh Esfahani, M. and Karamian, R., 2022. Study on some environmental factors effects on Salvia multicaulis Vahl. essential oil composition in Hamadan province. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 38(4): 545-563. (in Persian)
- Turtola, S., Manninen, A.M., Rikala, R. and Kainulainen, P., 2003. Drought stress alters the concentration of wood terpenoids in Scots pine and Norway spruce seedlings. Journal of Chemical Ecology, 29(9): 1981-1995.
- Verma, N. and Shukla, S., 2015. Impact of various factors responsible for fluctuation in plant secondary metabolites. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 2(4): 105-113.
- Yaghmai, M.S. and Taffazoli, R., 1988. The essential oil of Dracocephalum kotschyi Boiss. Flavour and Fragrance Journal, 3(1): 33-36.
- Yang, L., Wen, K.S., Ruan, X., Zhao, Y.X., Wei, F. and Wang, Q., 2018. Response of plant secondary metabolites to environmental factors. Molecules, 23(4): 762. doi: 10.3390/molecules23040762
- Yavari, A., 2022. Study on essential oil variability of Salvia sharifii Rech.f. & esfand. in different natural habitats of Hormozgan province. Ecophytochemistry Journal of Medicinal Plants, 9(4): 33-47. (in Persian)
- Zeljković, S.Ć., Šolić, M.E. and Maksimović, M., 2015. Volatiles of Helichrysum italicum (Roth) G. Don from Croatia. Natural Product Researve, 29(19): 1874-1877.
- Zeng, Q., Jin, H.Z., Qin, J.J., Fu, J.J., Hu, X.J., Liu, J.H. and Zhang, W.D., 2010. Chemical constituents of plants from the genus Dracocephalum. Chemistry and Biodiversity, 7(8): 1911-1929.
- Zhan, X., Chen, Z., Chen, R. and Shen, C., 2022. Environmental and genetic factors involved in plant protection-associated secondary metabolite biosynthesis pathways. Frontiers in Plant Science, 13: 877304.
- Zheljazkov, V.D., Semerdjieva, I.B., Cantrell, C.L., Astatkie, T. and A´cimovi´c, M., 2022. Phytochemical variability of essential oils of two Balkan endemic species: Satureja pilosa Velen. and S. kitaibelii Wierzb. ex Heuff. (Lamiaceae). Molecules, 27(10): 3153. doi: 10.3390/molecules27103153
- Zouari, N., Ayadi, I., Fakhfakh, N., Reba, A. and Zouari, S., 2012. Variation of chemical composition of essential oils in wild populations of Thymus algeriensis Boiss. et Reut., a North African endemic species. Lipids in Health and Disease, 11(1): 28. https://doi.org/10.1186/1476-511X-11-28