شماره مدرك :
19922
شماره راهنما :
2270 دكتري
پديد آورنده :
ميرنيام، گيتاسادات
عنوان :

بررسي تنوع مورفولوژيك، فيزيولوژيك، فيتوشيميايي و تاثير تنش كم آبي بر بيان ژن هاي كليدي موثر در بيوسنتز فلاونوئيد ها در گياه دارويي زنيان (.Trachyspermum ammi L)

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
اصلاح نباتات
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
شانزده، 178ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
زنيان , تنش كم¬آبي , متابوليت¬هاي ثانويه , پلي¬فنل , فلاونوئيد , بيان ژن
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/08/22
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
توليد و ژنتيك گياهي
دانشكده :
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/08/22
كد ايرانداك :
23085924
چكيده فارسي :
زنيان (Trachyspermum ammi L.) يكي از گياهان دارويي با ارزش در خانواده چتريان است كه ظرفيت بالايي براي بهبود و اصلاح ژنتيكي در راستاي افزايش عملكرد دانه، عملكرد اسانس و توليد متابوليت¬‌هاي ثانويه دارد. تنش‌¬هاي محيطي و بهبود شيوه¬‌هاي زراعي مي¬‌تواند مسير¬هاي متابوليكي گياهان را تحت‌تأثير قرار داده و ميزان توليد اين تركيبات را افزايش دهد. اين پژوهش با هدف شناسايي جمعيت¬هاي متحمل به تنش كم‌¬آبي و ارزيابي تنوع ژنتيكي صفات مورفولوژيك و فيزيولوژيك 28 جمعيت زنيان تحت شرايط تنش كم¬آبي در قالب طرح بلوك كامل تصادفي با سه تكرار طي دو سال زراعي انجام شد. سپس براساس نتايج تجزيه به مولفه‌¬هاي اصلي، 12 جمعيت برتر انتخاب شدند و صفات فيتوشيميايي و تغييرات متابوليت‌¬هاي ثانويه آن¬‌ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج تجزيه واريانس نشان داد كه جمعيت¬ها از نظر اكثر صفات مورد مطالعه اختلاف معني¬داري داشتند. همچنين اثر سطوح آبياري بر تمام صفات معني‌¬دار بود. تنش كم¬آبي موجب كاهش معني¬داري در صفات ارتفاع بوته، تعداد انشعابات فرعي، قطر گل¬‌آذين، تعداد چتر در بوته، مساحت كانوپي، وزن هزار دانه، وزن خشك بوته، تعداد گل و دانه در چتر، عملكرد دانه، محتواي كلروفيل a و b، كلروفيل كل، محتواي كاروتنوئيد و محتواي نسبي آب برگ شد. اما تنش كم¬آبي منجر به افزايش فعاليت آنزيم¬هاي آنتي¬اكسيداني (كاتالاز، آسكوربات پراكسيداز و پراكسيداز)، ميزان مالون¬دي¬آلدهيد، هيدروژن پراكسيد، پرولين، محتواي اسانس، محتواي فنول و فلاونوئيد كل، فعاليت آنتي¬اكسيداني، تركيبات پلي¬‌فنول و تغيير در تركيبات اسانس شد. براي انتخاب جمعيت¬هاي متحمل به تنش، شاخص‌¬هاي TOL، SSI، STI، MP، GMP و YSI مورد بررسي قرار گرفتند كه شاخص¬‌هاي STI، MP و GMP به‌ عنوان شاخص¬‌هاي برتر براي شناسايي جمعيت¬‌هاي متحمل زنيان معرفي شدند. بر اساس اين شاخص¬‌ها جمعيت¬‌هاي Esfahgh، Arakkho و Ardebil به ‌عنوان متحمل¬‌ترين جمعيت¬ها معرفي شدند. آناليز كروماتوگرافي گازي نشان داد كه تيمول، كارواكرول، گاماترپينن و پي¬سيمن تركيبات اصلي اسانس زنيان را تشكيل مي‌¬دهند و بيشترين محتواي تيمول (01/89 درصد) در پاسخ به تنش كم¬آبي در جمعيت Farsmar مشاهده شد. علاوه بر اين، نتايج كروماتوگرافي مايع با كارايي بالا وجود هشت تركيب مهم شامل گاليك اسيد، كلروژنيك اسيد، كافئيك اسيد، پي¬كوماريك اسيد، روتين، فروليك اسيد، رزمارينيك اسيد و آپيجنين را در عصاره فنولي زنيان نشان داد. از آنجائيكه كلروژنيك اسيد، كافئيك اسيد و پي¬‌كوماريك اسيد به‌عنوان تركيبات اصلي عصاره فنولي زنيان هستند جمعيت‌¬هاي Yazd و Arakkho در شرايط تنش كم¬‌آبي به لحاظ برتري معني دار اين تركيبات مي¬‌توانند به‌عنوان منابع غني آنتي¬‌اكسيداني در صنايع غذايي و دارويي استفاده شوند. اين پژوهش به بررسي تغييرات بيان ژن‌¬هاي دخيل در مسير سنتز فلاونوئيد¬ها در شرايط تنش كم¬آبي در گياه زنيان پرداخت. نتايج نشان داد كه بيان ژن PAL2، كه در توليد تركيبات فنولي نقش دارد در بافت‌¬هاي گل¬‌آذين و برگ گياه تحت تاثير تنش افزايش مي¬‌يابد كه اين امر به محافظت از سلول¬‌هاي گياهي كمك مي¬‌كند. در همين راستا، بيان ژن‌¬هاي CHS1، F3’H1 و F3'5'H كه در توليد فلاونوئيد¬ها و آنتوسيانين¬‌ها دخيل هستند تحت تنش كم‌¬آبي افزايش يافت. با اين حال بيان اين ژن¬ها با افزايش مدت زمان تنش كاهش يافت. اين يافته‌¬ها امكان شناسايي و بهره¬‌برداري از جمعيت¬‌هاي متحمل گياه زنيان كه حاوي مقادير بالاي تركيبات پلي¬فنلي باشد را در برنامه‌¬هاي به¬نژادي فراهم مي¬‌كند.
چكيده انگليسي :
Ajowan (Trachyspermum ammi L.), a valuable medicinal plant belonging to the Apiaceae family provides significant potential for genetic improvement of seed yield, essential oil content and the production of phenolic compounds. The management of environmental stresses and optimization of agronomic practices can profoundly influence plant metabolic pathways thereby augmenting the biosynthesis of these bioactive compounds. This study was conducted with the primary objective of identifying drought-tolerant populations and eva‎luating the genetic diversity of morpho-physiological traits among 28 ajowan populations under water deficit conditions. The experiment was conducted as a randomized complete block design (RCBD) with three replications during the two consecutive years. Following principal component analysis, 12 superior populations were selected for an in-depth investigation of their phytochemical traits and secondary metabolite variations. Analysis of variance revealed significant differences among the populations for the majority of the traits under investigation. Additionally, the effects of irrigation levels were significant for all eva‎luated traits. Drought stress induced a significant reduction in the traits such as plant height, number of branches, inflorescence diameter, number of umbels per plant, canopy area, thousand-seed weight, dry biomass, number of flowers and seeds per umbel, seed yield, chlorophyll a and b contents, total chlorophyll, carotenoid content, and relative leaf water content. Morever, drought stress significantly elevated the activity of antioxidant enzymes (catalase, ascorbate peroxidase, and peroxidase), malondialdehyde, hydrogen peroxide, proline content, essential oil content, total phenolic and flavonoid contents, antioxidant capacity, polyphenolic compounds, and essential oil compounds. For genotypic selection, different indices including Tolerance Index (TOL), Susceptibility Index (SSI), Stress Tolerance Index (STI), Mean Productivity (MP), Geometric Mean Productivity (GMP), and Yield Stability Index (YSI) were investigated that MP, GMP and STI were more suitable indices. Based on these indices, the Esfahgh, Arakkho, and Ardebil populations were identified as the most drought-resistant ones. Gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) analysis revealed that thymol, carvacrol, γ-terpinene, and p-cymene are the principal constituents of ajowan essential oil, with the highest thymol content (89.01%) recorded in the Farsmar population under drought stress. Additionally, High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) analysis identified eight important compounds including gallic acid, chlorogenic acid, caffeic acid, p-coumaric acid, rutin, ferulic acid, rosmarinic acid, and apigenin in the phenolic extracts of the selected ajowan populations. Notably, chlorogenic acid, caffeic acid, and p-coumaric acid were predominant in the phenolic extracts, making the Yazd and Arakkho populations valuable antioxidant sources for food and pharmaceutical applications. Furthermore, this study explored the expression of genes involved in the flavonoid biosynthesis pathway in ajowan under drought stress. The results indicated an upregulation of the PAL2 gene, which plays a crucial role in phenolic compound biosynthesis, in the inflorescence and leaf tissues under stress, contributing to cellular protection. Additionally, the expression of CHS1, F3’H1, and F3’5’H genes which are integral to flavonoid and anthocyanin biosynthesis was enhanced under drought stress. However prolonged and intensified stress led to a decline in the expression of these genes due to metabolic constraints. These findings provide a foundation for the identification and utilization of drought-tolerant ajowan populations in breeding and genetic manipulation programs.
استاد راهنما :
مهدي رحيم ملك , احمد ارزاني
استاد مشاور :
محمدرضا سبزعليان دستجردي , پرويز احسان زاده
استاد داور :
قدرت اله سعيدي , مجيد طالبي , ليلا شباني
لينک به اين مدرک :

بازگشت