ارزیابی تغییرات فیتوشیمیایی در مراحل رویشی و گلدهی زرین‌گیاه (.Dracocephalum kotschyi Boiss) تحت شرایط تنش خشکی

نوع مقاله : مقاله علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران

2 استاد، گروه ژنتیک و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

3 استاد، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

4 دانشیار، گروه ژنتیک و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

5 دانشیار، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه رازی، باغ ابریشم کرمانشاه

چکیده

زرین‌گیاه (.Dracocephalum kotschyi Boiss) از گیاهان دارویی مهم بومی ایران بوده و اسانس آن حاوی مقادیر زیادی ترکیبات ترپنوئیدی است. بیوسنتز متابولیت‏های ثانویه در گیاهان دارویی به‌شدت تحت تأثیر فاکتورهای محیطی و تنش‏های غیر زیستی قرار می‏گیرند. تنش خشکی یکی از تنش‌های مهمی است که باعث القا در پاسخ‌های بیوشیمیایی و افزایش غلظت انواع مختلف متابولیت‏های ثانویه، از قبیل ترکیبات فنلی، انواع مختلف ترپن‌ها و مواد حاوی نیتروژن و در نتیجه، افزایش کیفیت گیاهان دارویی می‌شود. این مطالعه با هدف ارزیابی اسانس و بررسی ویژگی‌های فیتوشیمیایی زرین‌گیاه تحت تأثیر تنش خشکی در دو مرحله گلدهی و رویشی انجام شد. آزمایش در چهار سطح آبیاری 25، 50، 75 و 100 درصد ظرفیت زراعی و طی دو مرحله گلدهی و رویشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در آنالیز اسانس زرین‌گیاه از مونوترپن‌های هیدروکربنه، سه ترکیب اصلی و مهم آر-آلفا-پینن، لیمونن و میرسن به مقدار قابل توجهی در هر دو مرحله رشدی شناسایی شدند. از مونوترپن‌های اکسیژنه، چهار ترکیب مهم ژرانیل استات، ژرانیال، متیل‌ژرانات و نرال به مقدار قابل توجهی شناسایی شدند. یکی از ترکیبات مهم شناسایی‌شده در زرین‌گیاه، لیمونن بود که کاهش میزان آن در مرحله گلدهی و افزایش میزان آن در مرحله رشد رویشی تحت اثر تنش خشکی مشاهده شد. بررسی‌های فیتوشیمیایی نشان داد زرین‌گیاه در مرحله رشد رویشی میزان بیشتری مونوترپن‌های هیدروکربنه و در مرحله گلدهی، مقدار بیشتری مونوترپن‌های اکسیژنه تولید می‌کند و تنش خشکی باعث کاهش مونوترپن‌های هیدروکربنه و افزایش میزان مونوترپن‌های اکسیژنه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


Adams RP. 2007. Identification of Essential Oil Components by Gas Chromatography/Mass Spectrometry. Vol. 456. Carol Stream, IL: Allured Publishing Corporation.
Akula R, Ravishankar GA. 2011. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants. Plant Signaling & Behavior 6 (11): 1720-1731. DOI: https://doi.org/10.4161/psb.6.11.17613.
Argyropoulou C, Daferera D, Tarantilis PA, Fasseas C, Polissiou M. 2007. Chemical composition of the essential oil from leaves of Lippia citriodora HBK (Verbenaceae) at two developmental stages. Biochemical Systematics and Ecology 35 (12): 831-837. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bse.2007.07.001.
Arvin P, 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): 33-49.
Asadi AM, Khoshnod Yazdi A. 2010. Study of ecological characters of Dracocephalum kotschyi Boiss. In Bojnourd rangelands. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research 26 (3): 406-414. (In Farsi)
Ashrafi B, Ramak P, Ezatpour B, Talei GR. 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. DOI: https://doi.org/10.21010/ajtcam.v14i3.23.
Baser KHC, Buchbauer G. 2015. Handbook of Essential Oils: Science, Technology, and Applications. CRC Press.
Fathi A, Tari DB. 2016. Effect of drought stress and its mechanism in plants. International Journal of Life Sciences 10 (1): 1-6. DOI: https://doi.org/10.3126/ijls.v10i1.14509.
Fattahi M, Bonfill M, Fattahi B, Torras-Claveria L, Sefidkon F, Cusido RM, Palazón J. 2016. Secondary metabolites profiling of Dracocephalum kotschyi Boiss. at three phenological stages using uni- and multivariate methods. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 3 (4): 177-185. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jarmap.2016.04.002.
Fattahi M, Nazeri V, Torras-Claveria L, Sefidkon F, Cusido RM, Zamani Z, Palazón J. 2013. Identification and quantification of leaf surface flavonoids in wild-growing populations of Dracocephalum kotschyi Boiss. by LC–DAD–ESI-MS. Food Chemistry 141 (1): 139-146. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.03.019.
Gershenzon J, McConkey ME, Croteau RB. 2000. Regulation of monoterpene accumulation in leaves of peppermint. Plant Physiology 122 (1): 205-214. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.122.1.205.
Ghavam M, Manconi M, Manca ML, Bacchetta G. 2021. Extraction of essential oil from Dracocephalum kotschyi Boiss. (Lamiaceae), identification of two active compounds and evaluation of the antimicrobial properties. Journal of Ethnopharmacology 267: 113513. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jep.2020.113513.
Ghoreishi SM, Golestaneh M. 2014. Chromatography methods. Kashan University, Sokhanvaran Publications. (In Farsi)
Golparvar AR, Hadipanah A, Ghesari MM, 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. DOI: https://doi.org/10.14720/aas.2016.107.1.03.
Hosseini SF, Hamzei J. 2025. Intercropping and nitrogen fertilizer enhance essential oil quality in Dracocephalum kotschyi Boiss. Industrial Crops and Products 227: 120818. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.120818.
Hughes SG, Bryant JA, Smirnoff N. 1989. Molecular biology: application to studies of stress tolerance. In: Jones HG, Flowers TJ, Jones MB (Eds.) Plants under Stress: Biochemistry, Physiology and Ecology and their Application to Plant Improvement. Cambridge University Press, Cambridge, 131-155. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511661587.
Jalaei Z, Fattahi M, Aramideh S. 2015. Allelopathic and insecticidal activities of essential oil of Dracocephalum kotschyi Boiss. from Iran: A new chemotype with highest limonene-10-al and limonene. Industrial Crops and Products 73: 109-117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.04.020.
Jaleel CA, Manivannan P, Wahid A, Farooq M, Al-Juburi HJ, Somasundaram R, Panneerselvam R. 2009. Drought stress in plants: a review on morphological characteristics and pigment composition. International Journal of Agriculture & Biology 11 (1): 100-105.
James S, Bell D. 1995. Morphology and anatomy of leaves of Eucalyptus camaldulensis clones: variation between geographically separated locations. Australian Journal of Botany 43: 415-433.
Jongedijk E, Cankar K, Buchhaupt M, Schrader J, Bouwmeester H, Beekwilder J. 2016. Biotechnological production of limonene in microorganisms. Applied Microbiology and Biotechnology 100 (7): 2927-2938. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-016-7337-7.
Kamali M, Khosroyar S, Kamali H, Sani TA, Mohammadi A. 2016. Phytochemical screening and evaluation of antioxidant activities of Dracocephalum kotschyi Boiss. and determination of its luteolin content. Avicenna Journal of Phytomedicine 6 (4): 425-433.
Kaneria MJ, Bapodara MB, Chanda SV. 2012. Effect of extraction techniques and solvents on antioxidant activity of pomegranate (Punica granatum L.) leaf and stem. Food Analytical Methods 5 (3): 396-404. DOI: https://doi.org/10.1007/s12161-011-9257-6.
Kazempour M, Shahangian SS, Sariri R. 2024. Dracocephalum kotschyi: Inhibition of critical enzyme relevant to type-2 diabetes, essential oil composition, bactericidal and antioxidant activity. Caspian Journal of Environmental Sciences 22 (2): 289-303.
Khorasaninejad S, Mousavi A, Soltanloo H, Hemmati K, Khalighi A. 2011. The effect of drought stress on growth parameters, essential oil yield and constituents of peppermint (Mentha piperita L.). Journal of Medicinal Plants Research 5 (22): 5360-5365.
Kleinwächter M, Selmar D. 2013. Influencing product quality by deliberately applying drought stress during the cultivation of medicinal plants. In: Physiological Mechanisms and Adaptation Strategies in Plants Under Changing Environment. Springer, New York, 57-73.
Kleinwächter M, Selmar D. 2015. New insights explain that drought stress enhances the quality of spice and medicinal plants: potential applications. Agronomy for Sustainable Development 35 (1): 121-131. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-014-0260-3.
Kováts VE. 1958. Gas‐chromatographische Charakterisierung organischer Verbindungen. Teil 1: Retentionsindizes aliphatischer Halogenide, Alkohole, Aldehyde und Ketone. Helvetica Chimica Acta 41 (7): 1915-1932. DOI: https://doi.org/10.1002/hlca.19580410703.
Mafakheri S, Asghari B, Nikjoyan MJ. 2018. Effect of nano zinc chelate on morpho-physiological and phytochemical characteristics of Dracocephalum kotschyi Boiss. under drought stress condition. Iranian Journal of Horticultural Sciences 49 (3): 755-767. DOI: https://doi.org/10.22059/IJHS.2017.231417.1230.
Németh-Zámbori É, Szabó K, Pluhár Z, Radácsi P, Inotai K. 2016. Changes in biomass and essential oil profile of four Lamiaceae species due to different soil water levels. Journal of Essential Oil Research 28 (5): 391-399. DOI: https://doi.org/10.1080/10412905.2016.1176606.
Rezaei MB, Jaymand K. 2006. Essential oils, distillations apparatuses, test methods of essential oils and retention indices in essential oil analysis. Tehran, Iran: Iranian Society of Medicinal Plants. (In Farsi)
Saeedfar S, Negahban M, Soorestani MM. 2015. The effect of drought stress on the essential oil content and some of the biochemical characteristics of anise hyssop (Agastache foeniculum (Pursh) Kuntze). European Journal of Molecular Biology 8 (2): 103-114. DOI: https://doi.org/10.13187/ejmb.2015.8.103.
Salehi M, Hejazi SMH, Tabaei R. 2015. Genetic differentiation of two Dracocephalum (Lamiaceae) species and populations in Iran by polyacrylamide gel electrophoresis. Biological Forum 7 (2): 300.
Samadi L, Larijani K, Naghdi Badi H, Mehrafarin A. 2018. Qualitative and quantitative variations of the essential oils of Dracocephalum kotschyi Boiss. as affected by different drying methods. Journal of Food Processing and Preservation 42 (11): 13816. DOI: https://doi.org/10.1111/jfpp.13816.
Sangwan NS, Farooqi AHA, Shabih F, Sangwan RS. 2001. Regulation of essential oil production in plants. Plant Growth Regulation 34 (1): 3-21. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1013386921596.
Santos-Gomes PC, Fernandes-Ferreira M, Vicente AM. 2005. Composition of the essential oils from flowers and leaves of vervain (Aloysia triphylla (L’Herit.) Britton) grown in Portugal. Journal of Essential Oil Research 17 (1): 73-78. DOI: https://doi.org/10.1080/10412905.2005.9698835.
Sellami IH, Maamouri E, Chahed T, Wannes WA, Kchouk ME, Marzouk B. 2009. Effect of growth stage on the content and composition of the essential oil and phenolic fraction of sweet marjoram (Origanum majorana L.). Industrial Crops and Products 30 (3): 395-402. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2009.07.010.
Selmar D, Kleinwächter M. 2013. Influencing the product quality by deliberately applying drought stress during the cultivation of medicinal plants. Industrial Crops and Products 42: 558-566. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.06.020.
Selmar D, Kleinwächter M. 2013. Stress enhances the synthesis of secondary plant products: the impact of stress-related over-reduction on the accumulation of natural products. Plant and Cell Physiology 54 (6): 817-826. DOI: https://doi.org/10.1093/pcp/pct054.
Sonboli A, Mirzania F, Gholipour A. 2018. Essential oil composition of Dracocephalum kotschyi Boiss. from Iran. Natural Product Research 33 (14): 2095-2098. DOI: https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1482550.
Zamani S, Bakhshi D, Ebadi MT, Sahraroo A. 2025. Phytochemical profile and antioxidant activity of Dracocephalum kotschyi Boiss. affected by environmental conditions of cultivation regions. BMC Plant Biology 25 (1): 968. DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-025-06949-1.