توصيفگر ها :
عوامل اكولوژيك , متابوليتهاي ثانويه , مدل مكسنت , مدلسازي پراكنش گونهاي
چكيده فارسي :
پژوهش حاضر با هدف بررسي تأثير عوامل مختلف محيطي (توپوگرافي، اقليم و نوع خاك) بر غلظت و تركيب برخي از متابوليتهاي ثانويه دو گونه مريم گلي پر ساقه (Salvia multicaulis) و چاي كوهي (Stachys lavandulifolia) و همچنين مدلسازي آشيان اكولوژيك اقليمي اين دو گونه در استان همدان در شرايط حال حاضر و آينده بر اساس سناريوهاي مختلف اقليمي و با استفاده از مدل مكسنت انجام شد. در اين راستا، بهمنظور بررسي اثرات عوامل محيطي بر متابوليتهاي ثانويه، نمونههاي گياه و خاك از 9 رويشگاه براي گونه مريم گلي پرساقه و 10 رويشگاه براي گونه چاي كوهي، در زمان گلدهي كامل جمعآوري گرديد. دادههاي اقليمي نيز از نزديكترين ايستگاههاي هواشناسي به سايتهاي نمونهگيري جمعآوري گرديد. فاكتورهاي EC، pH، فسفر،كلسيم، سديم، پتاسيم، منيزيم و كربن آلي براي نمونههاي خاك و محتواي فنل كل، فلاونوييد كل و اسيدهاي فنلي در نمونههاي گياهي اندازه¬گيري گرديد. همچنين با اسانسگيري از گونههاي مورد مطالعه، تركيب روغنهاي اسانسي آنها نيز با استفاده از كروماتوگرافي جرمي تعيين گرديد و در نهايت ارتباط هر يك از اين مؤلفهها با عوامل محيطي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه عوامل محيطي يكسان ميتوانند تأثيرات متفاوتي بركلاسهاي مختلف تركيبات ثانويه اين گونهها داشته باشند. در گونه مريم گلي، حداقل دماي روزانه ماههاي آوريل و مي تأثير مستقيم و منفي بر محتواي فنل كل داشت (P < 0.01)، با اينحال، رطوبت نسبي در ماههاي ياد شده موجب افزايش ميزان فلاونوييد كل گرديد. منيزيوم خاك با وجود افزايش محتواي اسيد سالويانوليك A، تأثير منفي بر محتواي اسيد كافئيك و اسيد كلروژنيك داشت. در اين ميان، كربن آلي خاك نيز موجب افزايش اسيد رزمارينيك گرديد (P = 0.079). در گونه چاي كوهي، كربن آلي تأثير مثبت بر فنل كل (P < 0.01) و فلاونوييد كل(P = 0.011) داشت. همچنين ميانگين تابش سالانه نيز موجب افزايش محتواي فنل كل (P < 0.01)گرديد. عناصر پتاسيم و فسفر خاك هر دو موجب افزايش غلظت اسيد سالويانوليك A (P=0.013) و اسيد كافئيك (P < 0.01) گرديدند. در اين گونه، غلظت اسيد رزمارينيك و اسيد كلروژنيك تحت تأثير ميانگين سالانه حداقل دماي روزانه (P < 0.01) افزايش يافتند. فسفر خاك همچنين تأثيرگذارترين فاكتور بر غلظت كوئرستين (P < 0.01) بود. در رابطه با اثرات عوامل محيطي بر روغن اسانسي گونه مريم گلي، ارتفاع از سطح دريا مهمترين عامل مؤثر بر بازده اسانس و غلظت ترپنوئيدهاي اكسيژندار بود كه موجب افزايش آنها گرديد. مونوترپوئيدها همبستگي مثبت و بالايي با رطوبت نسبي و كربن آلي خاك نشان دادند، در حاليكه سسكويي ترپنها با همين عوامل رابطه معكوس و با فسفر و كلسيم خاك همبستگي مثبت و بالايي داشتند. در مدلسازي پراكنش گونهاي، 50 نقطه حضور براي هر گونه در سرتاسر استان همدان مشخص گرديد. سپس 19 متغير اقليمي و 3 متغير فيزيوگرافي (شيب، جهت و ارتفاع) براي مدلسازي انتخاب گرديد. براي تهيه نقشه پراكنش گونههاي مورد مطالعه در آينده، از دو سناريوي خوشبينانه (RCP2.6) و بدبينانه (RCP8.5) در سالهاي 2050 و2070 استفاده شد. بر اساس نتايج بهدست آمده، فاكتورهاي شيب، بارش سردترين فصل و ميانگين دماي خشكترين فصل بر روي احتمال رخداد هر دو گونه مؤثر بودند. همچنين بر اساس نتايج و با توجه به سناريوهاي اقليمي، بيشترين كاهش سطح رويشگاه براي گونه مريم گلي پر ساقه، در غرب و جنوب استان اتفاق ميافتد در حاليكه بيشترين كاهش رويشگاه براي گونه چاي كوهي، در مناطق مركزي استان رخ خواهد داد. بر اين اساس، هر دو گونه مورد مطالعه به دنبال يافتن زيستگاه مطلوب و جهت انطباق با تغييرات اقليمي، رويشگاه خود را به ارتفاعات بالاتر منتقل خواهند كرد.
چكيده انگليسي :
The current study aimed to study the effects of different environmental factors (topography, climate and soil type) on the concentration and composition of some secondary metabolites in two species of Stachys lavandulifolia and Salvia multicaulis, as well as to modeling their current and future ecological and climatic nich in Hamedan province based on different climatic scenarios using maxent model. For this purpose, in the first phase, the plant materials and related soil samples were collected from 9 habitats for Salvia multicaulis (S. multicauslis) and 10 habitats for Stachys lavandulifolia (S. lavandulifolia), at the full flowering to investigate the environmental factors effects on these plants secondary metabolits. Meteorological data were collected from the nearest meteorological station to the sampling sites. The EC, pH, phosphorus, calcium, sodium, potassium, magnesium and organic carbon content were meagured for soil samples, and total phenol, total flavonoid and phenolic acids content were measured for plant samples. In addition, the essential oil of both species was extracted by steam distillation and their composition was determined by GC-MS, and finally the association between these variables with environmental factors was evaluated. The results from the present study revealed that the same environmental factors could have different impacts on different classes of the secondary metabolited of these species. In S. multicauslis, the daily minimum temperature of April and May showed a negative direct effect on total phenols content, however, the relative humidity of April and May enhanced total flavonoids content. The soil magnesium increased salvianolic acid A, but reduced caffeic acid and chlorogenic acid contents. The soil organic carbon enhanced rosemarinic acid (P = 0.079). In S. lavandulifolia, the soil organic carbon had a positive effect on total phenol (P < 0.01) and total flavonoids content (P = 0.011). The annual mean of daily radiation also enhanced total phenol content (P < 0.01). Both the soil phosphorus and potassium increased the salvianolic A (P=0.013) and caffeic acids content (P < 0.01). The concentration of both rosmarinic acid and caffeic was increased by the annual mean of daily minimum temperature (P < 0.01). The soil phosphorus was most effective factor enfluencing quercetin (P < 0.01).
Concerning the environmental factors impact on the S. multicauslis essential oil, altitude was the most effective factor, increasing the essential oil efficiency and oxygenated terpenoids concentration. Mono terpenoids had a high positive correlation with relative humidity and the soil organic carbon, however, sesquiterpenoids showd a reverse relation with the above-mentioned fators and a high positive correlation with the soil calcium and phosphorus. In the seconde phase and in the the species distribution modeling, 50 occurrence points was determined for each plant species throughout the Hamedan province. Then, 19 climatic and 3 physiographic variables (including slope, direction and altitude) were selected for the modeling. For preparing the future distribution map of the studied species for 2050 and 2070, two optimistic (RCP2.6) and pessimistic (RCP8.5) scenarios were used. Based on the obtained results, slope, the precipitation of the coldest season of the year and the mean temperature of the driest season were the effective varaibles on the probability of occurrence of both species. Furthermore, based on the results obtained of the applied climatic scenarios, the most decrease in the habitate of S. multicauslis will occure in the west and south of the province and the highest degradation of the habitat of S. lavandulifolia will be in the central areas of the province. Based on this predition, both species will deplace to higher altitude to find a suitable habitat and to adapt to climate change.