شناسايي و كاربرد آنتوسيانيدين موجود در پوسته بذر گياه دارويي گلرنگ وحشي (Carthamus oxyacanthus M. Bieb.)

Identification and application of anthocyanine from wild safflower (Carthamus oxyacanthus) seed coat color

مقدمه هدف: با توجه به خواص دارويي بسيار ارزنده گياه دارويي گلرنگ اهلي، و هم چنين به دليل عدم وجود تنوع كافي براي برخي صفات شاخص مانند مقاومت به برخي آفات و بيماريها به ويژه مقاومت به مگس گلرنگ، باعث شده است كه به نژادي گلرنگ و توسعه كشت گلرنگ محدود شود. در اين تحقيق ابتدا ارزيابي ژرم پلاسم گلرنگ وحشي C. oxyacanthus از مناطق غربي، مركزي و جنوبي ايران براي مقاومت به مگس گلرنگ Acanthiophilus helianthi (آفت اصلي گلرنگ)، در گونه وحشي انجام شد و آن گاه نسبت به شناسايي عامل موثر در اين مقاومت اقدام گرديد. در نهايت بررسي و شناسايي تركيب شيميايي موثر بر مقاومت به مگس گلرنگ مورد مطالعه قرار گرفت. روش تحقيق: ژرم پلاسم گلرنگ وحشي گونه C. oxyacanthus از مناطق مركزي، جنوبي و غربي ايران )استان‌هاي فارس، كهكيلويه و بويراحمد، اصفهان، چهارمحال و بختياري، مركزي، تهران، لرستان، كردستان، ايلام، كرمانشاه و همدان( جمع آوري گرديد. در هر استان 3 تا 5 نمونه از مناطقي با فاصله 50 تا 100 كيلومتر از يك ديگر جمع آوري گرديد. در هر منطقه 30 تا 50 گياه به طور تصادفي انتخاب و غوزه‌هاي جمع آوري شده مخلوط شد. بذور جمع آوري شده در مزرعه تحقيقاتي دانشگاه صنعتي اصفهان واقع در لورك نجف آباد در قالب طرح بلوك كامل تصادفي با سه تكرار كشت گرديد و مقاومت گياهان نسبت به مگس گلرنگ از نظر تعداد لارو مرده در غوزه هاي گلرنگ وحشي انجام شد. نتايج و بحث: مواد رنگي استخراج شده از بذر نارس با دو نوع پوسته سفيد (گلرنگ اهلي) و رنگي (مشكي-قهوه اي) از نمونه هاي گونه وحشي C. oxyacanthaكشت شده در مزرعه به صورت جداگانه انتخاب شد و پوسته بذرها با استفاده از حلال دي متيل فرماميد (DMF) در سه تكرار‌، استخراج رنگ گرديد و توسط روش كروماتوگرافي ستوني جداسازي و توسط دستگاه هاي شناسايي ساختمان هيدروژنH-NMR) ) و اسكلت كربن C-NMR)) مورد شناسايي قرار گرفت. نتايج بررسي طيف هاي تركيب رنگي استخراج شده از پوسته بذر نشان داد كه احتمالاً اين تركيب از خانواده آنتوسيانيدين مي باشد. از آن جايي كه تركيب مورد شناسايي حاوي گروه عاملي بسيار فعال دي اني مي باشد كه به اكسيژن حاوي بار مثبت متصل شده است، بنابراين به محض قرار گرفتن اين ماده اوليه در پوسته بذر نارس گلرنگ اصلاح شده در مجاورت هوا تمايل به پليمر شدن شبكه اي كه همان تغيير رنگ قهوه اي (رنگ اوليه) به رنگ سياه و مشكي خواهد شد. در نهايت پس از تغذيه لاروها از پوستههاي بذر رنگي به-دليل عدم هضم گوارشي اين پليمرها موجب مرگ آنها مي شود. توصيه كاربردي/ صنعتي: استفاده از ژرم پلاسم گلرنگ وحشي در مقاوم كردن دانه گلرنگ اهلي به آفت مگس گلرنگ مي‌تواند به عنوان يك روش بسيار كاربردي در اصلاح نژاد اين خانواده از تركيبات روغني شود. دانه‌هاي حاصل از به نژادي گلرنگ اهلي مي‌تواند از آفت حشرات در امان باشد كه باعث بالا بردن كيفيت محصولات و صرفه جويي در هزينه هاي نگهداري آن ها خواهد شد.

Background & Aim: Despite valuable medicinal properties of safflower, breeding new varieties and development of the crop culture area has been limited due to the lack of genetic variation for some crucial characteristics as resistance to diseases and pests like safflower fly. In this study, populations of wild safflower, C. oxyacanthus were collected from western, central and southern regions of Iran to investigate their genetic variation for resistance to safflower fly, Acanthiophilus helianthi. Then mechanisms of plant resistance to safflower fly and effective bio-chemical compounds involved in the resistance were also investigated. Experimental: Germplasm collection of wild safflower, C. oxyacanthus, was carried out from central, southern and western Iran including provinces Fars, Kohgiluyeh, Isfahan, Chaharmahal va Bakhtiari, Markazi, Tehran, Lorestan, Kordestan, Ilam, Kermanshah and Hamadan. In each province, 3 to 5 samples were gathered from collection sites 50-100 km apart from each other. Each accession was composed of seeds from 30 to 50 individual plants in each collection site. Accessions were planted and evaluated in a randomized complete block design with 3 replications for resistance to safflower fly (Acanthiophilus helianthi) in terms of dead larvae frequency. Results & Discussion: Fresh brown-black and white seed coats from immature seeds of C. oxyacanthus were soaked for 48 h in DMF in three replications. The extracted solution was chromatographed on TLC. The compounds isolated by chromatography were dissolved in 1 mL of DMSO-d6 and 1D proton nuclear magnetic resonance (H-NMR) and carbon nuclear resonance (C-NMR) spectra were recorded. The results showed that brown-black seed coat color in C. oxyacanthus is due to the presence in high concentration of a main anthocyanidin. The compound in the seed coats predominantly undergoes polymerization due to desiccation and exposition to atmosphere during ripening and performs as indigestible and anti-nutritional polymers against fly larvae feeding. Industrial and practical recommendations: Safflower varieties with black seeds containing high amount of anthocyanidin may help to overcome or alleviate insects and diseases problems in front of developing safflower production area and to extract novel metabolites for medicinal purposes.