بررسی تنوع ژنتیکی با استفاده از نشانگرهای مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی درگونه های مختلف خرگوشک (Verbascum sp.) در استان آذربایجان غربی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه

2 عضو هیات علمی گروه علوم باغبانی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه

3 دانشگاه ارومیه، دانشکده کشاورزی، گروه علوم باغبانی

4 گروه پژوهشی کروماتوگرافی، جهاد دانشگاهی آذربایجان غربی، ارومیه

چکیده

سابقه و هدف: گل ماهور یا خرگوشک (Verbascum sp.) گیاهی علفی، دوساله، دارویی و متعلق به تیره گل میمون (Scrophulariaceae) می‌باشد. از گل‌های این گیاه به عنوان یک داروی گیاهی باارزش برای درمان التهاب، آسم، سرفه و همچنین درمان ناراحتی‌های دستگاه تنفسی استفاده می‌شود. در این تحقیق تنوع ژنتیکی گونه‌های مختلف خرگوشک جمع‌آوری شده از مناطق مختلف استان آذربایجان غربی بر اساس برخی نشانگرهای مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی در راستای اهلی‌سازی این گیاه ارزشمند مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: مناطق مختلف استان آذربایجان غربی به عنوان خاستگاه بسیاری از گونه‌های دارویی خرگوشک در ایران، برای جمع-آوری نمونه‌های گیاهی و انجام آزمایشات انتخاب شد. به منظور ارزیابی تنوع مورفولوژیکی گونه‌های مختلف خرگوشک در فصل گلدهی کامل گیاه، 12 صفت کیفی و همچنین 20 صفت کمی مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از شناسایی گونه‌ها، عصاره‌گیری از نمونه-های گل و برگ به روش اولتراسونیک انجام گرفت. تنوع فیتوشیمیایی گونه‌های مختلف خرگوشک نیز بر اساس محتوای فنل کل (روش فولین سیوکالتو) و فعالیت آنتی‌اکسیدانی (روش DPPH)، به طور جداگانه در اندام‌های گل و برگ ارزیابی گردید.
یافته‌ها: بر اساس ارزیابی نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از مناطق مختلف، 9 گونه V. erianthum)، V. songaricum، V. speciosum، V. szovitsianum، V. stachydiforme، V. sinuatum، V. haussknechtianum، V. cheirantifolium و (V. saccatum شناسایی گردید. نتایج نشان داد که نوع گونه تأثیر معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد بر صفات ارتفاع گیاه، طول گل‌آذین، تعداد گل در هر دسته، تعداد ساقه گلدهنده، طول برگ‌های قاعده‌ای، طول و عرض کپسول دارد. همچنین بین گونه‌های مورد مطالعه از نظر نسبت طول به عرض برگ‌های ساقه‌ای و طول کاسه گل تفاوت معنی‌داری در سطح احتمال 5 درصد وجود داشت. بررسی نتایج داده‌های فیتوشیمیایی نیز نشان داد که نوع گونه و اندام تأثیر معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد بر میزان فنل کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی گیاه دارویی خرگوشک داشت. بیشترین میزان فنل کل (83/32 میلی‌گرم اسید گالیک بر گرم وزن خشک) و فعالیت آنتی‌اکسیدانی (02/85 درصد) در برگ‌های گونه V. sinuatum مشاهده شد. همچنین بر اساس تجزیه به مؤلفه‌های اصلی و دندروگرام صفات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی برای گونه‌های خرگوشک، گونه‌های مورد مطالعه به چهار گروه اصلی تقسیم شدند. در گروه اول گونه V. sinuatum قرار گرفت که دارای بالاترین میزان فنل کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی برگ، ارتفاع گیاه، تعداد گل در هر دسته، تعداد انشعابات شاخه گلدهنده و عرض برگ‌های قاعده‌ای بود. سایر گونه‌ها V. szovitsianum) و (V. haussknechtianum، V. stachydiforme، (V. songaricum، V. saccatum و (V. speciosum و V. erianthum) و (V. cheirantifolium به ترتیب در گروههای دوم، سوم و چهارم قرار گرفتند.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این تحقیق نشان داد که تنوع وسیعی از گونه‌های خرگوشک در استان آذربایجان غربی وجود دارد. گونه V. sinuatum دارای خصوصیات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی منحصر به‌فردی است که می‌توان از آن‌ در جهت برنامه‌های اصلاحی و تولید اقتصادی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of genetic diversity among Verbascum species in West Azerbaijan province by morphological and phytochemical markers

نویسندگان [English]

  • Soniya Amini 1
  • Abbas Hassani 2
  • Abolfazl Alirezalu 3
  • Ramin Maleki 4
1 M.Sc. Student, Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Urmia University
2 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Urmia University
3 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Urmia University
4 Research Department of Chromatography, Iranian Academic Center for Education, Culture and Research (ACECR), Urmia
چکیده [English]

Background and objectives: Mullein (Verbascum sp.) is a biennial herbaceous member of the Scrophulariaceae family. Verbascum flowers are highly valued herbal drugs used in the treatment of inflammation, asthma, spasmodic coughs and other respiratory tract diseases. In this study, preliminary evaluation of morphological and phytochemical diversity of different Mullein species from West Azerbaijan province for its domestication was investigated.
Materials and methods: West Azerbaijan as the centers of origin for many species of Mullein in Iran was selected for sampling. For assessment of morphological diversity, different species of Mullein were evaluated in full flowering stage based on 12 qualitative and 20 quantitative morphological traits. After species identification, leaf and flower samples were extracted using ultrasonic device. For evaluation of phytochemical diversity among different species of Mullein, total phenolic content and antioxidant capacity of leaves and flowers were determined using Folin–Ciocalteu assay and DPPH method, respectively.
Results: Based on the evaluation of collected samples from different regions 9 species (V. erianthum, V. songaricum, V. speciosum, V. szovitsianum, V. stachydiforme, V. sinuatum, V. haussknechtianum,V. cherirantifolium and V. saccatum) were identified. The results showed that species has significant effect on the plant height, inflorescence length, number of flowers per bunch, number of flowering stems, basal leaves length and length and width of capsule (p<0.01). Also for stem leaves length /width ratio and length of calyx there was significant difference between studied species (p<0.05). The evaluation results of phytochemical data showed that the total phenolic content and antioxidant capacity were significantly varied both amongst species and different plant organs (p<0.01). The highest total phenolic content (32.83 mg GAE/g DW) and antioxidant capacity (85.02 %) were in the leaves of V. sinuatum. Multivariate analysis and clustering revealed four distinct categories of species based on their morphological and phytochemical traits. V. sinuatum that had the highest total penolic content and antioxidant activity of leaves, plant height, number of flowers in each axillary clusters, number of flowering branches and width of basal leaves was placed in the first cluster. Other species (V. szovitsianum and V. haussknechtianum), (V. songaricum, V. speciosum, V. stachydiforme and V. saccatum) and (V. erianthum and V. cherirantifolium) were placed in second, third and fourth clusters, respectively.
Conclusion: The findings of this study showed that there is a wide diversity of Mullein species in West Azerbaijan province. V. sinuatum has unique morphological and phytochemical traits that can be used for breeding strategies and economic production.

کلیدواژه‌ها [English]

  • genetic diversity
  • Medicinal plants
  • Morphology
  • Mullein (Verbascum sp.)
  • secondary metabolites
  1. Aligiannis, N., Mitaku, S., Tsardis, E., Harval, C., Tsaknis, I., Lala, S. and Haroutounian, S. 2003. Methanolic extract of Verbascum macrurum as a source of natural preservatives against oxidative rancidity. J. Agric. Food Chem. 51: 7308-7312.
  2. Alirezalu, A., Ahmadi, N., Salehi, P., Sonboli, A., Ayyari, M. and Hatami Maleki, H. 2015. Antioxidant capacity in different organs of Hawthorn various species (Crataegus spp.). J. Food Res. 25(2): 325-338. (In Persian)
  3. Aramatu, A., Bodirlau, R., Nechita, C.B., Niculaua, M., Teaca, C.A., Icheim, M. and Spiridon, I. 2011. Characterization of biological active compounds from Verbascum phlomoides by chromatography techniques. I. Gas chromatography. Rom. Biotechnol. Lett. 16: 6297-6304.
  4. Attar, F., Keshvari, F., Ghahreman, A. and Zarre, S.H. 2006. Micromorphological studies on Verbascum (Scrophulariaceae) in Iran with emphasis on seed surface, capsule ornamentation and trichomes. Flora. 202: 169-175.
  5. Babaie Zarch, M.J., Fotokian, M.H. and Mahmoodi, S. 2013. Evaluation of genetic diversity of wheat (Triticum aestivum L.) genotypes for morphological traits using multivar analysis methods. J. Crop Breed. 5(12): 85-98. (In Persian)
  6. Bystrická, J., Vollmannová, A., Margitanová, E. and Čičová, I. 2010. Dynamics of polyphenolics formation in different plant parts and different growth phases of selected buckwheat cultivars. Acta Agric. Slov. 95: 225-229.
  7. Burits, M. and Bucar, F. 2000. Antioxidant activity of Nigella sativa essential oil. Phytocther. Res. 14(5): 323-328.
  8. Dixon, R.A. and Paiva, N.L. 1995. Stress-induced phenylpropanoid metabolism. Plant Cell. 7(7): 1085-1097.
  9. Ebrahimzadeh, M.A., Hosseinimehr, S.J., Hamidian, A. and Jafari, M. 2008. Antioxidant and free radical scavenging activity of Feijoa sallowiana fruits peel and leaves. Pharmacol. 1: 7-14.
10. Gorouhi, F., Farnaghi, F., Seriafi, H. and Nassiri-Kashani, M. 2007. Efficacy of Verbascum songaricum Schrenk hair tonic in androgenetic alopecia: A randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial. J. Am. Acad. Dermatol. 56(2):1503- 1506.

11. He, S., Ohm, S. and Mackenzie, S. 1992. Detection of DNA sequence polymorphisms among wheat varieties. Theo. Appl. Genet. 84: 573-578

12. Jamshidi, M., Ahmadi Ashtiyani, H.R., Reza Zade, Sh., Fathi Azad, F., and Mazandarani, M. 2009. Study on phenolics and antioxidant activity of some selected plant of Mazandaran province. J. Med. Plant. 2(34): 177-183. (In Persian)

13. Javanmardi, J., Stushnoff, C. and Locke, E. 2003. Antioxidant activity and total phenolic content of Iranian Ocimum accessions. Food Chem. 83: 547-550.

14. Joshi, K., Chavan, P., Warude, D. and Patwardhan, B. 2004. Molecular markers in herbal drug technology. Curr. Sci. 87(2): 159-165.

15. Juan, R., Fernandez, I. and Pastor, J. 1997. Systematic consideration of microcharacters of fruits and seeds in the genus Verbascum (Scrophulariaceae). Ann. Bot. 80: 591-598.

16. Kahraman, A., Celep, F. and Dogan, M. 2009. Comparative morphology, anatomy and palynology of two Salvia species (Lamiaceae) in Turkey. Inter. J. Bot. 35(2): 219-236.

17. Karimian, V., Vahabi, M.R., Fazilati, M. and Soleimani, F. 2013. Chemical composition in two species of Verbascum collected from natural habitats, southern Iran. J. Herb. Drugs. 4(3): 127-132.

18. Khatir Nameni, M. and Mazandarani, M. 2011. Of total flavonoids and phenolic different organs of medicinal plant Deadly nights hade (Atropa belladonna L.) in the jungle province Tvskstan. National Conference on Medicinal Plants. 2: 2-7.

19. Kheiri, S., Khayami, M. and Mahmoudzadeh, A. 2009. Miromorphological and anatomical studies of certain species of Verbascum (Scrophulariaceae) in west Azarbaijan. Iran. J. Bot. 15:1. 105-113.

20. Kheiri, S. 2009. Identification of breeding system of some species of Verbascum (Scrophulariaceae) in north- west of Iran on the basis of the ratio of pollen to ovule number. J. Biol. Islamic Azad University, 4(2): 67-74. (In Persian)

21. Li, P., Wang, Y., Sun, X. and Han, J. 2009. Using microsatellite (SSR) and morphological markers to asses the genetic diversity 12 Alfalfa (Medicago sativa spp. Falcate) population from Eurasiia. Afr. J. Biotechnol. 8(10): 2102-2108.

22. Mashayekhi, K. and Atashi, S. 2014. The analyzing metods in plant physiology (surveys before and after harvest). Sirang Words. Gorgan. Press, 310p. (In Persian)

23. Orhan, I., Ozcelik, B., Kartal, M., Ozdeveci, B. and Duman, H. 2007. HPLC quantification of vitexine-2-O-rhamnoside and hyperoside in three Crataegus species and their antimicrobial and antiviral activities. Chromatographia. 66: S153–S157.

24. Panchal, M., Murti, K. and Lambole, V. 2010. Pharmacological properties of Verbascum thapsus- A review. Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res. 5(2): 73-77.

25. Petrichenko, V.M. and Razumovskaya, T.A. 2004. Composition of fatty acids from seeds of three Verbascum L. species grown in the Perm region. Rastitel’nye Resursy. 40: 72-77.

26. Rezaei, M., Ebadi, A., Reim, S., Fatahi, R., Balandary, A., Farrokhi, N., and Magda-Viola, H. 2011. Molecular analysis of Iranian seedless barberries via SSR. Sci. Hortic. 129: 702–709.

27. Saboora, A., Dadmehr, Kh. and Ranjbar, M. 2013. Total phenolic and flavonoid contents and investigation on antioxidant properties of stem and leaf extracts in six Iranian species of wild Dianthus L. Iran. J. Med. Aromat. Plants. 29: 281-295. (in Persian)

28. Serçe, S., Şimşek, Ö., Toplu, C., Kamiloğlu, Ö., Çalışkan, O., Gündüz, K., Özgen, M. and Kaçar, Y.A. 2011. Relationships among Crataegus accessions sampled from Hatay, Turkey as assessed by fruit characteristics and RAPD. Genet. Resour. Crop Evol. 58: 933-942.

29. Sharifnia, F. 2007. Notes on the distribution and taxonomy of Verbascum in Iran. Iran. J. Bot. 13(1): 30-32.

30. Sotoodeh A., Attar F. and Civeyrel, L. 2016. A new species of Verbascum L. (Scrophulariaceae) from the Gilan province (Iran), based on morphological and molecular evidences. Adansonia. 38(1): 127-132.

31. Tabatabaei Raisi, A., Khaligi, A., Kashi, A., Asnaashari, S., Moghadam, B. and Delazar, A. 2007. Antioxidant activity and chemical compositions of essential oil of aerial parts of Satureja sahendica Bornm. Pharm. Sci. 3: 1-6.

32. R., Akdemir, S.Z., Bedr, E. and Khan, A.I. 2003 Search for antifungal compounds from some Verbascum species growing in Turkey. J. Pharm. Sci. 38: 137-140.

33. Tatli, R. and Akdemir, S.Z. 2004. Chemical constituents of Verbascum L. species. J. Pharm. Sci. 29: 93-107.

34. Turker, A.U. and Gurel, E. 2005. Common mullein (Verbascum thapsus L.): recent advances in research. Phytother. Res. 19: 733-739.

35. Urbonaviciute, A., Jakstas, V., Kornysova, O., Janulis, V. and Maruska, A. 2006. Capillary electrophoretic analysis of flavonoids in single-styled hawthorn (Crataegus monogyna Jacq.) ethanolic extracts. J. Chromatograph. A. 1112: 339–344.

36. Veronica, V., Carolina, C., Carlos, T., Liliana, S. and Susana, R. 2010. Verbascum  thapsus: Antifungal and phytotoxic properties. Mol. Med. Chem. 20: 105-108.

37. Werlemark Tatli, G. and Nybom, H. 2001. Skewed distribution of morphological character scores and molecular markers in three interspecific crosses in Rosa section Caninae. Hereditas. 134: 1-13.

38. Zovko Koncic, M., Kremer, D. and Karlovic, K. 2010 Evaluation of antioxidant activities and phenolic content of Berberis vulgaris L. and Berberis croatica Horvat. Food Chem. Toxicol. 48: 2176-21.

39. Zeinali, Z., Hemmati, Kh. and Mazandarani, M. 2014. Aut ecology, ethnopharmacology, phytochemistry and antioxidant activity of Ferula gummosa Boiss. in different regions of Razavi Khorasan province. Ecophytochem. J. Med. Plants. 1: 11-22.