بررسی تنوع صفات مورفولوژیک و فیتوشیمیایی و ردیابی برخی از ژن‌های مؤثر در سنتز آنتی اکسیدان ها در برخی از گونه های بومی خانواده چتریان (Apiaceae)

STUDENT

DEGREE

YEAR

The Apiaceae family is known to be one of the most important medicinal plant families and has a widespread distribution in various climatic regions due to its secondary metabolites, including essential oils and antioxidants. Plant antioxidants have fewer side effects compared to synthetic ones. The aim of this study was to investigate the genetic diversity among 17 populations of Dorema aucheri, Ferula assa-foetida and Prangos ferulacea Lindl. regards to some morphological and phytochemical traits at research farm of the Faculty of Agriculture, Isfahan University of Technology, Dardan Province (Isfahan) and Margoon Province (Kohgiluyeh and Boyerahmad). The experiment was carried out according to a randomized complete block design with three replicates for each environments. Detection of some effective genes responsible for synthesis of antioxidants and molecular study based on SRAP marker was also performed. In this part of the study, an enzymatic antioxidant gene ( aox2 ) and two genes involved in the synthesis of flavonoids ( chs and pal2 ) were detected. Selected and conserved regions of each gene were identified in other plant species and were sequenced in the studied genus. Variance analysis showed that morphological traits (except dry weight and leaf area) and phytochemical traits were significantly different between populations, locations and years. This indicates a high diversity in terms of traits and the possibility of selection for these traits among the studied populations in different environmental conditions. In this study, the essential oil content of the studied populations varied in different environments. The populations of the Ferula (0.37-2.86%), Prangos (0.32 -1.48%) and Dorema (0.26-0.67%) had the highest and the lowest essential oil. The three main compounds identified in the studied plants were thymol, ?-caryophyllene and caryophyllen oxide. The effect of environmental factors on phytochemical traits using canonical correlation analysis (CCA) showed that the highest phenolic compounds were found in sandy conditions, low altitude and rainfall, and lower pH. The lowest flavonoid were found in the clay soils and high rainfall and the highest obtained in the high temperature and silty soils. The other phytochemical traits, including the amount of essential oils, also show the highest amounts in silty soils and high temperature and lower altitudes. In the study of genetic diversity between geographical groups based on SRAP markers, the presence of polymorphic locus and more number of alleles in some populations compared to other indicates a greater diversity in these populations. So we will consider that the collection sites of those populations could be suitable for the cultivation of populations. According to the Key words: Antioxidants, Endemic species, Apiaceae, Genetic diversity, SRAP marker, Environmental Factors, pal2 .

خانواده چتریان یکی از مهم ترین خانواده های گیاهی دارویی شناخته شده است و به دلیل دارا بودن متابولیت های ثانویه از جمله ترکیبات اسانس و آنتی اکسیدان ها، دارای توزیع گسترده در مناطق اقلیمی مختلف است. آنتی اکسیدان های گیاهی نسبت به آنتی اکسیدان های سنتز شده شیمیایی عوارض کمتری دارند. این تحقیق با هدف بررسی تنوع ژنتیکی در بین 17 جمعیت از سه گونه بیلهر ( Dorema aucheri )، آنغوزه (( Ferula assa-foetida و جاشیر (. Prangos ferulacea Lindl)، برای برخی صفات مورفولوژیک و فیتوشیمیایی، در شرایط محیط کشت مزرعه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان، منطقه داران (استان اصفهان) و منطقه مارگون (استان کهگیلویه و بویراحمد) در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار به طور جداگانه اجرا شد. مطالعه مولکولی نیز با استفاده از نشانگر مولکولی SRAP و ردیابی برخی از ژن‌های مؤثر در سنتز آنتی اکسیدان ها انجام شد. در این بخش از پژوهش، یک ژن مربوط به آنتی اکسیدان های آنزیمی ( aox2 ) و دو ژن مؤثر در مسیر سنتز فلاونوئیدها ( chs و pal2 ) ردیابی و شناسایی شدند. سپس نواحی انتخابی و حفاظت شده هر ژن در سایر گونه های گیاهی شناسایی و در جنس های مورد مطالعه توالی یابی گردید. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که صفات مورفولوژیک (به جز صفات وزن خشک و سطح برگ) و صفات فیتوشیمیایی مورد بررسی بین جمعیت‌ها، مکان‌ها و سال های مختلف از نظر آماری تفاوت بسیار معنی‌داری داشتند. این امر نشان دهنده وجود تنوع بالا از لحاظ صفات مورد بررسی و امکان گزینش برای این صفات در میان جمعیت های مورد مطالعه درشرایط محیطی مورد نظر می باشد. در این مطالعه میزان اسانس، جمعیت های مورد مطالعه، در محیط های مختلف تغییرات زیادی داشت. جمعیت های آنغوزه (37/0-% 86/2)، جاشیر (32/0-%48/1) و بیلهر (26/0-%67/0) به ترتیب بیشترین و کمترین میزان اسانس را در محیط های مورد ارزیابی داشتند. سه ترکیب اصلی اسانس شناسایی شده در گیاهان مورد مطالعه، تیمول، بتاکاریوفیلن و کاریوفیلن اکساید بودند. بررسی اثر عوامل محیطی بر صفات فیتوشیمیایی با استفاده از تجزیه همبستگی کانونیک (CCA) نشان داد که بیشترین میزان ترکیبات فنولیک در شرایط خاک شنی، ارتفاع کم و بارندگی و pH کمتر به دست می آید. فلاونوئید کل در خاک‌های رسی و بارندگی زیاد کمترین میزان و در خاک‌های سیلتی با دمای زیاد بیشترین مقدار را داشت. سایر صفات فیتوشیمیایی مورد بررسی از جمله میزان اسانس، در خاک‌های سیلتی و دمای زیاد و ارتفاع کمتر بیشترین میزان را نشان می‌دهند. در بررسی تنوع ژنتیکی بین گروه‌های جغرافیایی براساس نشانگر SRAP، وجود تعداد مکان‌های چند‌شکلی و تعداد آلل بیش‌تر در برخی جمعیت های گیاهی نسبت به سایر جمعیت ها نشان دهنده تنوع بیشتر در این جمعیت ها بوده و احتمالا"مناطق جغرافیایی که محل جمع آوری آن جمعیت ها بوده است می تواند مناسب کشت آن جمعیت گیاهی باشد. در طبقه بندی جنس های مورد مطالعه براساس تجزیه کلاستر ژن های pal 2 و chs ، دو جنس بیلهر و آنغوزه در کنار یکدیگر قرار گرفتند. هم چنین براساس نتایج صفات فیتوشیمیایی و نتایج حاصل از نشانگر مولکولی SRAP، این دو جنس نسبت به جنس جاشیر مشابهت بیشتری با هم داشتند. از این رو این احتمال وجود دارد که در طی تکامل برخی از ژن های مسیر بیوسنتز فلاونوئیدها به صورت حفظ شده در این دو جنس وجود داشته اند. کلمات کلیدی : آنتی اکسیدان ها، گونه های بومی، چتریان، تنوع ژنتیکی، نشانگر SRAP، عوامل محیطی، . pal 2