Skip to main content
SUPERVISOR
مهدی رحیم ملک (استاد راهنما) احمد ارزانی (استاد راهنما) محمدرضا سبزعلیان دستجردی (استاد مشاور) مجید طالبی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mahboubeh Hodaei
محبوبه السادات هدائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Assessment of morphological, molecular, phytochemical variation, and the effect of water stress on secondary metabolites and expression of key genes involved in flavonoid biosynthesis in Chrysanthemum morifolium
Chrysanthemum morifolium is one of the most important ornamental plant with medicinal effects which has a wide variety of breeding cultivars. The study of diversity (including morphological and molecular) in the next breeding steps including selection, is important. In addition, the study of the phytochemical characteristics of the plants with medicinal properties and the selection of superior cultivars is also an important step in the process of breeding of these plants. One of the strategies to increase the secondary metabolites of the plant is the use of biotic and abiotic elicitors that can affect the metabolic pathways of secondary metabolites and increase their production. This study aimed to evaluate the morpho-phenological, molecular, phytochemical, pollination status and antibacterial activity of different Chrysanthemum cultivars. In addition, the ability to increase the flavonoid compounds and also the expression of the key genes involved in their synthesis pathway under drought stress was investigated. For this purpose, 30 cultivars were planted in a randomized completely block design with three replications at Research Farm of Isfahan University of Technology in 2015. The evaluation of morpho-phenological and agronomic traits during the two consecutive years showed a wide range of variation among different cultivars. The highest percentage of heritability was attributed to fresh weight of flower and days to color appearance of flower bud. Correlation analysis between variables showed that flowering durability was affected by plant morphology. The present research is the first study to investigate the genetic relationships between different Iranian Chrysanthemum cultivars with SRAP markers. The results revealed the potential of SRAP markers to produce polymorphism between Chrysanthemum cultivars. The highest values of the PIC were attributed to Me2-Em3 and Me4-Em3 markers. Comparison of self pollination among different cultivars showed that 22 cultivars out of 30 succeeded in producing self-pollinated seeds. The cultivar Bolor which had the highest self-compability percentage and germination rate as well as the germination percentage of seeds higher than 50% was superior to other cultivars in terms of the production of self-pollinated seeds. Identifying superior and weaker phenotypes as well as genetically identical and distinct cultivars allows for the identification of cross hybridization containing heterosis. According to the results, the evaluated cultivars had a high diversity in terms of all phytochemical traits including total phenole, flavonoid and anthocyanin content as well as antioxidant activity. HPLC analysis showed the presence of eight important compounds including chlorogenic acid, p-coumaric acid, gallic acid, ferulic acid, rutin, luteolin, quercetin and apigenin in the phenolic extract of the studied cultivars. Considering that chlorogenic acid and luteolin are considered as marker compounds for the quality control of Chrysanthemum, Cultivars Bolor, Mehrnoosh2 and Khalij fars2 with high amounts of these compounds can be used as rich antioxidant sources in the food and pharmaceutical industries. Among the studied cultivars, “Shokoh”, “Tarannom2”, and “Sahel” recorded as the highest essential oil contents as well as high flower yields. GC-MS analysis of the essential oil revealed camphor, chrysanthenone, chrysanthenyl acetate, verbenol, (+)-5-epi-neointermedeol, and aromadendrene as the main constituents. In this study, important compounds such as rutin, quercetin, luteolin, apigenin, chlorogenic acid and ferulic acid were identified in the leaves of Iranian Chrysanthemum cultivars. Accumulation of these compounds under drought stress was mainly due to increased expression of the key genes involved in their synthesis route, as well as the interactions of these genes with the environment. The results of the present study suggested the possibility of using drought stress as the abiotic stimulant for increasing the secondary metabolites of Chrysanthemum . Key words Chrysanthemum , Genetic diversity, Essential oil, Anthocyanin, Drought stress, Phenylpropanoid.
گل داوودی یکی از مهمترین گیاهان زینتی با خواص دارویی می باشد که دارای ارقام اصلاح شده بسیار متنوعی است. بررسی تنوع (مورفولوژی و مولکولی) در راستای گام های بعدی اصلاحی از جمله انتخاب اهمیت دارد. علاوه بر این بررسی صفات فیتو شیمیایی در گیاهان با خواص دارویی و انتخاب ارقام برتر از درون آنها نیز مرحله مهمی در فرآیند اصلاح این دسته از گیاهان به حساب می‌آید. یکی از راهکارهای افزایش متابولیت‌های ثانویه گیاهی استفاده از محرک‌های زنده و غیر زنده‌ای است که می‌توانند مسیرهای متابولیکی سنتز متابولیت‌های ثانویه را تحت تأثیر قرار داده و میزان تولید آنها را افزایش دهند. این پژوهش با هدف ارزیابی تنوع مورفو- فنولوژیک، مولکولی، فیتوشیمیایی، وضعیت گرده افشانی و فعالیت ضد باکتریایی ارقام مختلف گیاه داوودی انجام شد. علاوه بر این، قابلیت افزایش ترکیبات فلاونوئیدی و نیز بیان ژن‌های کلیدی مؤثر در مسیر سنتز آنها تحت تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور 30 رقم گل داوودی درقالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1394 کشت شدند. ارزیابی صفات مورفو- فنولوژیک و زراعی طی دو سال متوالی دامنه گسترده‌ای از تنوع را در بین ارقام مختلف نشان داد. بیشترین درصد وراثت پذیری عمومی به صفات وزن تر گل و زمان رنگ گیری جوانه گل اختصاص داشت. بررسی همبستگی بین متغیرها نشان داد که صفت دوام گلدهی تحت تأثیر مورفولوژی بوته نیز قرار می‌گیرد. پژوهش حاضر اولین مطالعه‌ای است که به بررسی روابط ژنتیکی ارقام مختلف داوودی ایران با نشانگر SRAP پرداخته است. نتایج بر توانایی نشانگر SRAP در ایجاد چند شکلی بین ارقام داوودی اشاره داشت. بیشترین میزان محتویات اطلاعات چند شکل در نشانگرهای Me2-Em3 و Me4- Em3 مشاهده شد. مقایسه خودگشنی بین ارقام مختلف نشان داد که 22 رقم از 30 رقم موفق به تولید بذر خودگشن شدند. رقم بلور با داشتن بیشترین درصد خودسازگاری و سرعت جوانه زنی و همچنین درصد جوانه زنی بذور بالای 50 درصد از نظر تولید بذور خودگشن برتر از سایر ارقام در نظر گرفته شد. شناسایی ارقام برتر و ضعیف‌تر از لحاظ فنوتیپی و مشابه و دور از هم از لحاظ ژنتیکی امکان شناسایی تلاقی‌های دارای هتروزیس را فراهم می‌سازد. بر اساس نتایج به دست آمده، ارقام مورد ارزیابی از لحاظ کلیه صفات فیتوشیمیایی شامل محتوای فنول، فلاونوئید و آنتوسیانین کل و نیز فعالیت آنتی اکسیدانی از دامنه تنوع بالایی برخوردار بودند. نتایج حاصل از انجام کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا وجود هشت ترکیب مهم شامل کلروژنیک اسید، پیکوماریک اسید، گالیک اسید، فرولیک اسید، روتین، لوتئولین، کوئرستین و آپیجنین را در عصاره فنولی ارقام مورد مطالعه نشان داد. با توجه به اینکه کلروژنیک اسید و لوتئولین به عنوان ترکیبات کنترل کیفیت گیاه داوودی در نظر گرفته شده است، ارقام بلور، مهرنوش2 و خلیج فارس2 با دارا بودن مقادیر زیادی از این ترکیبات می‌توانند به عنوان منابع غنی آنتی اکسیدانی در صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار گیرند. ارقام شکوه، ترنم2 و ساحل را می توان به عنوان ارقام دارای عملکرد گل و درصد اسانس بالا معرفی نمود. همچنین بر اساس آنالیز GC-MS ترکیبات کمفور، کریزانتنون، کریزانتیل استات، وربنول، نئواینترمدئول و آرومادندرن به عنوان ترکیبات عمده موجود در اسانس گل‌ها شناسایی شد. در بررسی حاضر خواص ضد میکروبی گل داوودی در برابر باکتری‌های باسیلوس سرئوس، استافیلوکوکوس اورئوس، سالمونلا اینتریکا و اشرشیاکلی مشاهده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که گیاه داوودی به عنوان یک گیاه مهم قابل بهره‌ برداری و استفاده در رژیم غذایی می‌باشد. در این مطالعه ترکیبات مهمی از جمله روتین، کوئرستین، لوتئولین، آپیجنین، کلروژنیک اسید و فرولیک اسید در برگ‌های ارقام داوودی ایرانی شناسایی شد. افزایش این ترکیبات تحت تنش خشکی، عمدتا ناشی از افزایش بیان ژن‌های کلیدی دخیل در مسیر سنتز آنها و نیز آثار متقابل این ژن‌ها با محیط بود. نتایج حاصل از مطالعه حاضر نوید بخش امکان استفاده از تنش خشکی به عنوان محرک غیر زیستی در افزایش متابولیت‌های ثانویه گیاه داوودی می‌باشد. کلمات کلیدی: داوودی، تنوع ژنتیکی ، اسانس، آنتوسیانین، تنش خشکی، فنیل پروپانوئید

ارتقاء امنیت وب با وف بومی