عنوان پایان‌نامه
ارزیابی خصوصیات مورفولوژیکی فیتوشیمیایی و مولکولی در گیاه دارویی سرخارگل (Echinacea purpurea L) با استفاده از خانواده های خواهر برادر ناتنی
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7097;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76814;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7097;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76814
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- علیرضا یاوری
- استاد راهنما
- لیلا تبریزی رائینی, مجید شکرپور
- چکیده
- سرخارگل (Echinacea purpurea L.) یکی از گیاهان دارویی با ارزش از خانواده کاسنی (Asteraceae) است که توانسته طی دو دهه اخیر جایگاه مهمی در صنایع داروسازی پیدا کند. اندام های مختلف گیاه بهویژه ریشه های آن حاوی ترکیبات دارویی ارزشمندی است که در تحریک سیستم ایمنی بدن برای مقابله با عوامل ویروسی و باکتریایی دارای اثرات شگرفی است. با توجه به ارزش اقتصادی قابل توجه و اهمیت دارویی سرخارگل، اصلاح و گزینش ژنوتیپ های برتر از لحاظ خصوصیات مورفولوژیک، فیتوشیمیایی و مولکولی از اهمیت بهسزائی برخوردار است. بهمنظور نیل به این هدف، این تحقیق براساس گزینش ژنوتیپ های برتر و ارزیابی نتاج آنها در یک جمعیت متشکل از 100 خانواده خواهر- برادر ناتنی دارای تنوع، با استفاده از نشانگرهای مورفولوژیک، فیتوشیمیایی و مولکولی طراحی و اجرا شد. بدین ترتیب پس از آماده سازی زمین، تیمار پیش رویشی بذرها و تولید نشاء گونه مذکور براساس طرح آزمایشی لاتیس ساده با 2 تکرار کشت شده و ارزیابی های مختلف بر روی آنها صورت گرفت. مراحل فنولوژی و عملکرد زراعی خانواده های ناتنی سرخارگل شامل اندام هوایی و 11 صفت دیگر طی دو فصل زراعی 93-92 و 94-93 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که خانواده-های خواهر- برادر ناتنی (تیمار) تفاوت معنی داری براساس تمام صفات مورد بررسی از قبیل سطح برگ، شروع گلدهی، تعداد غنچه، تعداد گل، ارتفاع، قطر گل، وزن تر و وزن خشک در سطح 1 درصد داشتند. با توجه به نتایج، 13 خانواده نسبت به سایر خانواده ها در صفاتی نظیر سطح برگ، تعداد غنچه، تعداد گل، ارتفاع، قطر گیاه، تعداد انشعاب از قاعده و وزن خشک برتر می باشند که با توجه به ترکیبپذیری عمومی قابل توجه آنها، ترکیب بذرهای والدینی آنها جهت تشکیل جمعیت بعدی به منظور بهبود میانگین این صفات مفید واقع می شود. شاخص فنول کل در تمام خانواده های ناتنی در نمونه های برگ و ریشه انجام شد. اندازه گیری مقدار سه ترکیب ارزشمند کافئیک اسید، کلروژنیک اسید و شیکوریک اسید موجود در ریشه خانواده های ناتنی انتخابی سرخارگل که براساس نتایج ارزیابی مورفولوژیکی سال اول صفاتی مانند سطح برگ، زمان گلدهی، ارتفاع، تعداد گل و وزن خشک بدست آمده بود، صورت گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که خانواده های ناتنی سرخارگل کشت شده در شرایط اقلیمی کرج، از مقادیر متفاوت ترکیبات ارزشمند فنولی شامل کافئیک اسید، کلروژنیک اسید و شیکوریک اسید در ریشه آنها برخوردار می¬باشند؛ به طوری که میانگین میزان کافئیک اسید در بین خانواده های ناتنی انتخابی بین 0/3 تا 6/2، کلروژنیک اسید بین 1/9 تا 13/1و شیکوریک اسید بین 7/7 تا 32/5 میلی گرم بر گرم وزن خشک قرار داشت. مقدار فنول کل در نمونه های برگ بین 146/78 تا 412/67 میلی گرم بر گرم و در نمونه های ریشه بین 209/26 تا 396/10میلی گرم بر گرم بدست آمد. خانواده های ناتنی با عملکرد برتر متابولیتی می توانند به عنوان خانواده های کاندید انتخاب شده تا بوسیله ترکیب بذرهای والدینی آنها جهت تشکیل جمعیت بعدی به منظور بهبود میانگین عملکرد متابولیتی مفید واقع شود. آزمون مانتل بین داده های فیتوشیمیایی و مورفولوژیک نشان داد رابطه معنی داری بین آنها وجود ندارد. از مجموع 14 آغازگر ISSR به کار رفته، تعداد 64 باند با وضوح بالا تولید شد. ترسیم خانواده های ناتنی سرخارگل براساس مؤلفه های هماهنگ اول و دوم به صورت یک نمودار دو بعدی (بای پلات) نشان داد که خانواده های ناتنی در هفت گروه مجزا قرار گرفتند. بیشترین تعداد خانواده های ناتنی (37 خانواده ناتنی) در گروه پنج و کمترین تعداد آن (چهار خانواده) در گروه هفت گنجانده شدند. نتایج نشان داد بالابودن شاخص های تنوع ژنتیکی و شاخص شانون برای آغازگرهای ISCS 87، ISCS 47، ISCS 12 و ISCS 58 نشان دهنده کارایی بالای این آغازگرها در تمایز خانواده های ناتنی سرخارگل در این تحقیق بود. آزمون مانتل بین داده های مولکولی با مورفولوژیک و نیز مولکولی با فیتوشیمیایی نشان داد رابطه معنی داری بین آنها وجود ندارد.
- Abstract
- Echinacea purpurea L., known collectively as a medicinal species of Asteraceae family, is a perennial herb found in Eastern and Central United States and Southern Canada. Whole parts of the plants, especially their roots contain valuable compounds which are as an immune system booster and blood purifier. Due to Echinacea purpurea L. economical and medical values, breeding and selection of the best genotypes for morphological, phytochemical and molecular characters of the species is important. To achieve the aims, this study was designed to select the best genotypes and to evaluate their progenies in a diverse population according to morphological, phytochemical and molecular characters. Thus, after land preparation, treated seeds and seedlings of the species were sown on the basis of a simple lattice design with two replications and their phenological stages as well as crop yield and 12 different characters were studied during two years. Analysis of variance of the collected data revealed that half-sib families were significantly different (p>0.01) based on the studied characters such as leaf area, flowering start, bud number, flower number, height, flower diameter, fresh and dried weight. According the results, based on the means and GCA of studied traits such as leaf area, number of bud and flower, plant height, plant diameter, the number of branches from the base and dried weight, 13 families were the best, for which by combining their parent seeds to form the next improved population might be optimistic. The total phenolics were measured in leaf and root samples of all half-sib families. Measuring the amount of three valuable compounds of caffeic acid, chlorogenic acid and chicoric acid in half-sib families chosen of Echinacea’s root were done based on the results of morphological assessment traits of the first year such as leaf area, flowering time, height, flower number and dry weight. The results of the current study revealed that half-sib families of Echinacea which were cultivated in Karaj climatic conditions, had different amounts of three valuable compounds of caffeic acid, chlorogenic acid and chicoric acid in their roots; so that the average amount of caffeic acid among the selected half-sib families were 0.3 to 6.2, chlorogenic acid were 1.9 to 13.1 and to 5/32 chicoric acid were 7.7 to 32.5 per gram of dry weight. The contents of total phenolics were 146.78 to 412.67 mg/g and 209.26 to 396.10 mg/g for leaf and root samples, respectively. According to the phytochemical results, 8 families were the best, for which by combining their parent seeds to form the next improved population might be optimistic. Mantel's test showed that there was no correlation between values of the phytochemical variables and the morphological data. The genetic variations were investigated using the ISSR markers. 14 ISSR primers were used which produced 64 unique bands. Drawing families coordinated based on the first and second components (PCoA) to form a two-dimensional graph (Biplot) showed that half-sib families were seven distinct groups. Most of the families (37 half-sib families) were in number five group and the minimum number of families (four families) were included in the group of number seven. Results revealed that the high amount of genetic diversity and Shannon’s information index for ISCS 87, ISCS 47, ISCS 12 and ISCS 58 primers indicates the effectiveness of these primers to distinct half-sib families of Echinacea in this study. Mantel's test showed that there was no correlation between the DNA polymorphism data and the phytochemical variables and also between the DNA polymorphism data and the morphological values. Keywords: Echinacea purpurea., Morphological variation, GCA, Caffeic acid, Chlorogenic acid, Chicoric acid, Genetic variation, ISSR Markers.
