بررسی تنوع ژنتیکی برخی از جمعیت‌های شیرین‌بیان (Glycyrrhiza glabra L.) ایران با استفاده از خصوصیات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 عضو هیت علمی باغبانی دانشگاه زنجان فیزیولوژی و اصلاح گیاهان دارویی - ژنتیک مولکولی و انتقال ژن - حفظ، تکثیر و نگهداری ذخایر

3 گروه علوم باغبانی- دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

4 پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

5 گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: شیرین‌بیان گیاهی چند ساله و از خانواده Fabaceae است که بومی نواحی مدیترانه، جنوب روسیه و آسیا بوده ولی امروزه در سراسر اروپا، خاورمیانه و آسیا کشت می‌شود. این گیاه در مناطق مختلف ایران رویش دارد. هر چند از شمال تا جنوب ایران گیاه شیرین بیان به‌صورت خودرو می‌روید، ولی از آنجا که این گیاه را با ریشه از زمین بیرون می‌آورند، بتدریج از میزان آن در طبیعت کاسته می‌شود، به‌طوریکه در استان‌های جنوبی کشور به‌ویژه استان‌های فارس و کرمان این گیاه در خطر انقراض قرار دارد بنابراین توجه خاص و روزافزون به حفظ ذخایر ژنتیکی این گیاه بیش از پیش احساس می‌شود. تلاش در جهت حفظ رویشگاه‌ها و به‌ویژه منابع ژنتیک گیاهی موجود در آنها از طریق شناسایی، محافظت دائمی، احیاء و تکثیر منابع تجدید شونده گیاهی گامی مؤثر در جهت حفظ و بقاء گونه مورد نظر و در نهایت حفاظت رویشگاه طبیعی آن است. بررسی ویژگی‌های کمی و کیفی این گیاه در رویشگاه‌های طبیعی موجود در مناطق مختلف کشور نقش بسزایی در شناسایی اکوتیپ‌های برتر جهت کشت و اهلی‌سازی این گیاه با ارزش دارویی دارد.
مواد و روش‌ها : به منظور بررسی تنوع صفات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی جمعیت‌های مختلف در شرایط اقلیمی زنجان، پس از جمع‌آوری جمعیت‌ها در فصل پاییز، ریزوم های با قطر دو و طول 15 سانتی‌متر در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 5 تکرار با فاصله بین ردیف 60 و روی ردیف 40 سانتی‌متر کشت شدند. صفات مورفولوژیکی و عملکردی جمعیت‌ها مختلف در اواخر فصل رشد مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات ارتفاع بوته، عرض بوته، طول برگ، عرض برگ، تعداد برگچه، طول برگچه، عرض برگچه، تعداد شاخه جانبی، قطر ساقه اصلی، وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، وزن خشک اندام هوایی و وزن خشک ریشه، نسبت ریشه به اندام هوایی، عملکرد اندام هوای در مترمربع، عملکرد ریشه در مترمربع، فنل کل، فلاونوئید کل و اسیدگلیسیریزیک بررسی شدند. داده ها با استفاده از نرم‎افزار آماری SAS و SPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و به منظور گروه‌بندی جمعیت‌ها تجزیه خوشه‌ای به روش وارد و تجزیه به عامل‌ها با استفاده از روش چرخش وریماکس انجام شد.
یافته‌ها: نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که در بین 22 جمعیت شیرین‌بیان از نظر کلیه صفات مورد مطالعه در سطح یک درصد اختلاف معنی‌داری وجود داشت. بیشترین میزان ارتفاع بوته در جمعیت AH (cm 99) بیشترین عرض بوته در جمعیت E (cm 6/86 )، بیشترین وزن تر اندام هوایی در جمعیت D ( gr/plant4/400)، بیشترین وزن تر ریشه در جمعیت E (gr/plant 2/365 )، بیشترین عملکرد اندام هوایی در جمعیت D ( gr/m275/643) ، بیشترین عملکرد ریشه در جمعیت E (gr/m25/692) و بیشترین درصد اسیدگلیسیریزیک در جمعیت D (3/8 %) بودند. صفت عملکرد ریشه با صفات ارتفاع بوته، عرض بوته، قطر ساقه اصلی، طول برگچه، تعداد شاخه جانبی، وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه، عملکرد اندام هوایی، فنل کل، فلاونوئید کل و اسیدگلیسیریزیک همبستگی مثبت و معنی‌دار در سطح یک درصد و با صفت نسبت وزن خشک ریشه به اندام هوایی همبستگی مثبت و معنی‌داری در سطح پنج درصد است ولی با صفات طول برگ، عرض برگ، تعداد برگچه و عرض برگچه همبستگی معنی‌داری ندارد. براساس نتایج حاصل از تجزیه کلاستر، 22 جمعیت شیرین بیان در چهار گروه اصلی قرار گرفتند. تجزیه به عامل‌ها نشان داد که چهار عامل اول توانستند 841/84 درصد از کل واریانس را توجیه نمایند.
نتیجه‌گیری: نتایج کلی این پژوهش نشان داد که تنوع زیادی در بین جمعیت‌های مورد بررسی براساس صفات مورفولوژیکی و عملکردی وجود دارد که نشان دهنده پتانسیل ژنتیکی بالا در بین جمعیت‌های مختلف می‌باشد. با توجه به نتایج جمعیت‌های D، E، MS، SH، SP و TF دارای

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Survey of genetic diversity of Glycyrrhiza glabra L. some populations using morphological and phytochemical characteristics

نویسندگان [English]

  • ghasem eghlima 1
  • Mohsen Sanikhani 2
  • Azizollah Kheiry 3
  • Javad hadian 4
  • Mitra aelaei 5
1 Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, Zanjan University, Zanjan, Iran
2 Assistant professor, Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan
3 Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, Zanjan University, Zanjan, Iran
4 Institute of Medicinal Plants and Raw Materials, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
5 Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, Zanjan University, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: The licorice is a perennial herb of the Fabaceae family, which is native to the Mediterranean, south of Russia and Asia, but is now cultivated throughout Europe, the Middle East and Asia. This plant grows in different regions of Iran. Although, from north to south of Iran, licorice carcasses come to the car, but since this plant is extracted from the ground, it gradually decreases in nature, so that in southern provinces of the country, especially the provinces of Fars and Kerman, this plant danger of extinction, so special attention is increasingly given to maintaining the heritable reserves of this plant more and more. quantitative and qualitative study of this plant in the natural habitats of different regions of the country has a significant role in identifying the best ecotypes for cultivation and domestication of this medicinal plant.
Materials and methods: In order to study the diversity of morphological and functional traits of different populations in Zanjan climate, after collecting populations in autumn, they were cultivated in a randomized complete block design with 5 replications. Morphological and functional traits of different populations were evaluated late in the growing season. Plant height, plant width, leaf length, leaf width, leaf number, leaf length, leaflet width, lateral branch, main stem diameter, fresh shoot weight, root fresh weight, shoot dry weight and root dry weight, ratio Root to shoot, shoots yield, root yield, total phenol, total flavonoid and Glycyrrhizic acid were investigated. Data were analyzed using SAS and SPSS software. For cluster analysis, the cluster analysis was performed by input method and factor analysis was done using the Variomax rotation method.
Results: The results of analysis of variance showed that there was a significant difference among 22 licorice populations for all studied traits at 1% level. The highest plant height in population AH (9 cm) was the highest plant width in population E (86.6 cm), the highest fresh weight in the population D (400.4 gr / plant), the highest root fresh weight in population E (356.2 gr / Plant) had the highest shoots yield in the population D (643.75 gr / m2) and the highest root yield in population E (692.25 gr / m2) and the highest percentage of Glycyrrhizic acid in population D (8.3%). The root yield was significantly correlated with plant height, plant height, main stem diameter, leaflet length, lateral branch number, fresh weight of shoot, root fresh weight, dry shoot weight, root dry weight, shoot yield, total phenol, total flavonoid and glycyrrhizic acid. There was a positive and significant correlation between dry weight ratio of root and shoot in 5%, but no significant correlation was observed between leaf length, leaf width, leaf number and leaf width. Based on the results of cluster analysis, 22 populations were divided into four main groups. Factor analysis showed that the first four factors were able to justify 84.184 percent of the total variance.
Conclusion: The overall results of this study showed that there is a great diversity among the studied populations on the basis of morphological and functional traits. According to the results of D, E, MS, SH, SP, and TF populations, they have desirable traits and proper yields and were identified as the most desirable populations in this research, which indicates high genetic potential among different populations and which can be considered as superior populations in breeding projects in order to create high quality and desirable food industries and the medicine was used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Glycyrrhiza glabra L
  • Morphological diversity
  • Cluster analysis
  • Principle coordinate analysis

مراجع

1.Acharya, S.K., Dasarathy, S., Tandon, A., Joshi, Y.K. and Tandon, B.N. 1993. A preliminary open trial on interferon stimulator (SNMC) derived from Glycyrrhiza glabra in the treatment of subacute hepatic failure. Indian J. Med. Res. 98: 69-74.
2.Ahmadi Hoseini, M., Suri, M., Farhadi, N. and Omidbagi, R. 2014. Evaluation of morphological diversity and root dry extract content of different Licorice (Glycyrrhiza glabra L.) ecotypes collected from five provinces in Iran. J. Rang. Sci. 8: 1. 1-12. (In Persian)
3.Allison, L., Bollen, W. and Moodie, C. 1965. Total carbon. In: Black CA (ed.). Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Agron Monogr no. 9, Soil Sci. Soc. Amer. J., Madison, WI.
4.Andi, G. 2005. Popular medicinal plants of Iran. Tehran University of Medical Sciences Press. (In Persian)
5.Arase, Y., Ikeda, K., Murashima, N., Chayama, K., Tsubota, A., Koida, I., Suzuki ,Y., Saitoh, S., Kobayashi, M.and Kumada, H. 1997. The longterm efficacy of glycyrrhizin in chronic hepatitis. C. patients. 79: 8. 1494-500.
6.Belinky, P.A., Aviram, M., Fuhrman, B., Rosenblat, M. and Vaya, J. 1998. The antioxidative effects of the isoflavan glabridin on endogenous constituents of LDL during its oxidation. Atheroscler. 137: 49-61.
7.Bigdelo, M. 2012. Assessment of morphological diversity, genetic and phytochemical thyme Kermani. M.Sc. Thesis. University of Tehran. (In Persian)
8.Blumenthal, M., Goldberg, A. and Brinckmann, J. 2000. Herbal Medicine, Expanded Commission E Monographs. 1st ed. Integr. Medic. Commun. USA.Pp: 233-5.
9.Bremner, J.M. and Mulvaney, C. 1982. Nitrogen-total. In: Page AL, Miller RH (eds.) Methods of Soil Analysis: Part 2. Chem. and Microbio. Properties. 2nd ed. Agron Monogr 9. ASA and SSSA, Madison, WI.
10.Chang, H.M. and But, P.P.H.1986. Pharmacology and Applications of Chinese Materia Medica. World Scientific. Philadelphia. 1: 304-16.
11.Chung, J.G., Chung, H.L., Lin, W.C., Wang, H.H., Yeh, C.C., Hung, C.F.and Li, Y.C. 2000. Inhibition of Nacetyltransferase activity and DNA-2- aminofluorene adducts by glycyrrhizic acid in human colon tumor cells. Food Chem. 38: 163-72.
12.Eghlima, G.H., Hadian, J. and Motallbi Azar, A.R. 2018. Survey on diversity of morphological and biological production traits of Satureja rechingeri Jamzad clones in Dezfool climate. P. Prod.40: 4. 41-53. (In Persian(
13.Ehteshamnia, A., Sharifani, M., Vahdati, K., Erfani, V., Musavizadeh, J. and Mohsenipoortaklo, S. 2009. Investigation of morphological diversity among native populations of walnut (Juglans regia) in Golestan province, Iran. Plant Prod.
16: 29-48. (In Persian(
14.Eiadthong, W., Nakatsubo, F., Utsunomiya, N. and Subahadrandhu,S. 2000a. Studies on some Mangifera species. Acta. Hort. 509: 143-151.
15.Farag, M.A., Porzel, A. and Wessjohann, L.A. 2012. Comparative metabolite profiling and fingerprinting of medicinal licorice roots using multiplex approach of GC-MS, LC-MS and 1D-NMR techniques. Phytochemi. 76: 60-72.
16.Farsi, M. and Baghri, A. 1998. Principles of Plant Breeding. Mashhad University Jihad Press, 230p. (In Persian)
17.Fukai, T., Marumo, A., Ka itou, K., Kanda, T., Terada, S. and Nomura, T. 2002. Anti-Helicobacter pylori flavonoids from licorice extract. Life Sci. 71: 1449-63.
18.Gee, G. and Bauder, J. 1979. Particle size analysis by hydrometer: a simplified method for routine textural analysis and a sensitivity test of measurement parameters. Soil Sci. Soc. A. J. 43: 5. 1004-1007.
19.Hadian, J. 2009. The genetic diversity of native Savory species in Iran. University of Tehran. MS Thesis. (In Persian)
20.Hadian, J., Azizi, A., Tabatabaei, S.M.F., Naghavi, M.R., Jamzad, Z. and Friedt, W. 2010. Analysis of the genetic diversity and affinities of different Iranian Satureja species based on SAMPL markers. Plan. Medica. 76: 1-7.
21.Hadian, J., Mirjalili, M.H. andGanjpoor, N. 2011. Morphological and phytochemical characterization of natural population of Satureja khuzestanica. Chem. Biodiver. 8: 1-15.
22.Haji Mehdipor, H., Amanzade, Y., Hasanlu, T., Shekarchi, M., Abedi, Z. and Pirali Hamedani, M. 2009. Quality survey of collected Licorice root from different sites of Iran. Med Plant. J.
7: 3. 106-114. (In Persian)
23.Haraguchi, H., Tanimoto, K., Tamura, Y., Mizutani, K. and Kinoshita, T.1998. Mode of antibacterial action of retrochalcones from Glycyrrhiza inflate. Phytochem. 48: 1. 125-9.
24.Hattori, T., Ikematsu, S., Koito, A., Matsushita, S., Maeda, Y., Hada, M., Fujimaki, M. and Takatsuki, K. 1989. Preliminary evidence for inhibitory effect of glycyrrhizin on HIV replication in patients with AIDS. Antiviral Res.11: 5-6. 255-62.
25.Hayashi, H., Huang, P. and Inoue, K. 2003. Up-regulation of Soyasaponin Biosynthesis by Methyl Jasmonate in Cultured Cells of Glycyrrhiza glabra. Plant Cell Physiol. 44: 4. 404-411.
26.Kalagari, M. 2003. Investigation of ecological and genetic variation in Iranian natural habitats. Ph. D. Thesis, University of Tarbiat Modarres. 145p. (In Persian)
27.Kameswara Rao, N. 2004. Review-Plant genetic resources: Advancing conservation and use through biotechnology. A. J. Biotechnol. 3: 2. 136-145.
28.Khym, J.X. 1974. Analytical Ion-Exchange Procedures in Chemistry and Biology: Theory, Equipment, Techniques. Prentice-Hall, NJ.
29.Leao, P.C.D.S., Cruz, C.D. and Motoike, S.Y. 2011. Genetic diversity of table grape based on morphoagronomic traits. Sci. Agric. 68: 42-49.
30.Matsumoto, T., Tanaka, M., Yamada, H. and Cyong, J.C. 1996.  Effect of licorice roots on carrageenaninduced decrease in immune complexes clearance in mice.J. Ethnopharmacol. 53: 1-4.
31.Mohammadi, S.A. and Prasanna,B.M. 2003. Analysis of geneticdiversity in crop plants-salient statistical tools and considerations. Crop Sci.43: 4. 1235-1248.
32.Montoro, P., Maldini, M., Russo, M., Postorine, S., Piacente, S. and Pizza, C. 2011. Metabolic profiling of roots of liquorice (Glycyrrhiza glabra) from different geographical areas by ESI/MS/MS and determination of major metabolites by LC-ESI/MS and LC-ESI/MS/MS. Send to J. Pharm. Biomed Anal. 54: 3. 535-544.
33.Mori, K., Sakai, H., Suzuki, S., Akutsu, Y., Ishikawa, M., Aihara, M., Yokoyama, M., Sato, Y., Sawada, Y. and Endo, Y. 1990. Effects of glycyrrhizin (SNMC: stronger neo-minophagen C) in hemophilia patients with HIV-1 infection. Tohoku J. Exp. Med. 162: 2. 183 - 93.
34.Naghavi, M., Gharreh Yazi, B. and Hosseini Salkadeh, G.H. 2013. Molecular Markers. University of Tehran Press. Pp: 1-340.
35.Nelson, D. and Sommers, L.E. 1982. Total carbon, organic carbon, and organic matter. Methods of soil analysis. Pp: 539-579.
 36.Nemeth, E. 2000. Needs, problems and achivments of introduction of wild growing medicinal plants in to the agricultore. First Conference on Medicinal and Aromatic plants of Southeast European Countries and VI meeting Days of Medicinal Plants Arandjelovac (FR Yugoslavia), May 29.
37.Noori, F., Salehi Shanjani, P., Beyki bandarabadi, A.H., Alizade, A.M., Tabaei Aghdaei, R. and Hadadi, R. 2012. Genetic diversity and relationships among Iranian chamomile species and populations using total proteins marker its association with biochemical characteristics. 12th I. Gen. Congress, Tehran, Iran, 22-24 May. (In Persian)
38.Omidbaigi, R. 2000. Production and Processing of Medicinal Plants: An Approach (Vol. 3). Astan Quds Razavi Press, Tehran. 397p. (In Persian)
39.Pandey, S., Kumar, S., Mishra, U., Rai, A., Singh, M. and Rai, M. 2008. Genetic diversity in Indian ash gourd (Benincasa hispida) accessions as revealed by quantitative traits and RAPD markers. Sci. Hort. 118: 80-86.
40.PDR for Herbal Medicines. 3th ed. Thomson PDR. Montvale. 2004,pp: 876-7.
41.Raheel, A., Muhammad, S., Bilal,K. and Anila, A. 2015. Effectsof Extraction Media and Techniqueson the Antioxidant Properties and Recovery of Phenolics from Rootsof Glycyrrhiza Glabra. J. Mol. Pathophysiol. 4: 4. 138-143.
42.Sharifi-Tehrani, M., Kazemi, A. and Shabani, L. 2012. Phenetic relationships among natural population accessions of Glycyrrhiza glabra L. (Fabaceae) in central Zagros region of Iran, based on quantitative morphology, flavonoidsand glycyrrhizin contents data. Taxon. Biosyst. 4: 13. 59-72.
43.Shoryabi, M. 2013. The domestication of Thyme daenensis: morphological diversity, phytochemical, sustainability quantitative and qualitative characteristics and micropropagation. M.Sc. Thesis. Shahid Beheshti University, Tehran.(In Parsian)
44.Stachi, A., Rusta, H.M. and Raghami, M. 2017. Comparison of vegetative parameters and root yield of licorice herb in different systems of non-soil culture and soil cultivation under the influence of different sources of nitrogen. J. Sci. Technol. Greenhous Cul. 2: 105-116. (In Persian)
45.Tamir, S., Eizenberg, M., Somjen, D., Izrael, S. and Vaya, J. 2001. Estrogen-like activity of glabrene and other constituents isolated from licoriceroot. J. Steroid Biochem. Mol. Biol.78: 291-8.
46.Wang, Zh., Nishioka, M., Kurosaki, Y., Nakayama, T. and Kimura, T. 1995. Gastrointestinal absorption characteristics of glycyrrhizin from Glycyrrhiza extract. Biol. Pharm. Bull. 18: 9. 1238-41.
47.Weising, K., Nybon, H., Wolff, K. and Gunter, K. 2005. DNA Fingerprintingin Plants, Principle Methods and applications. 2nd, CRC Press. Boca Raton FL, USA. 472p.
48.Yavari, A., Shokrpour, M., Tabrizi, L. and Hadian, J. 2017. Analysis of morphological variation and general combining ability in half sib families of Echinacea purpurea L. Iranian J. Hort. Sci. 47: 4. 617-630. (In Parsian)
49.Yazdi Samadi, B., Peyghambari, A.and Majnoon, N. 2004. Genetic variation in 90 lentil in Karaj. Iranian J. Agric. Sci. 35: 595-601. (In Persian)
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 26، شماره 4
اسفند 1398
صفحه 209-226

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار