تغييرات شاخص‏ هاي فيزيولوژيك و نمايه متابوليتي مرزه خوزستاني (Satureja khuzistanica) در پاسخ به تنش خشكي

Variations of physiological indices and metabolite profiling in Satureja khuzistanica in response to drought stress

مرزه خوزستانی یكی از نه گونه انحصاری جنس مرزه در ایران محسوب می‏شود كه به‎دلیل داشتن تركیب فنلی كارواكرول در اسانس و اسیدهای فنلی رزمارینیك و كافئیك در عصاره، دارای اثرات ضد میكروبی قوی می‌باشد كه در درمان تعدادی از بیماری‌ها مؤثر است. در این تحقیق، تنش خشكی از طریق روش قطع آبیاری در مرحله گلدهی بر یك كلن از مرزه خوزستانی اعمال شد. نمونه‌برداری در فواصل سه روز و در پنج مرحله انجام شد و تعدادی از شاخص‏های فیزیولوژیك اندازه‏ گیری شد. به‎منظور استخراج اسانس و تعیین بازده آن از دستگاه كلونجر، برای تعیین درصد تركیبات موجود در اسانس از دستگاه‏ های GC و GC/MS و برای تعیین مقدار تركیبات موجود در عصاره الكلی از دستگاه HPTLC استفاده شد. نمایه متابولیتی تهیه شده بر حسب الگوی زمان بیانگر روند افزایشی -كاهشی برای تركیبات فنلی و ترپن‏هایی مانند تیمول، گاماترپینن، پاراسیمن، كافئیك اسید و رزمارینیك اسید بود. همچنین، تنش خشكی منجر به افزایش معنی‏دار بازده اسانس، قندهای محلول و پرولین و نیز كاهش معنی‏دار شاخص‏های توان آبی برگ، محتوای نسبی آب برگ و رنگیزه‏های گیاهی شد. نمایه متابولیتی مرزه خوزستانی بیانگر راهبردهای بكار گرفته شده این گیاه در ایجاد فنوتیپ‏های بیوشیمیایی مختلف می‏باشد. همچنین از نتایج كاربردی این تحقیق می‏توان به ‎كاربرد اثربخش تنش خشكی قبل از برداشت محصول اشاره كرد كه منجر به افزایش كیفی محصول می‏شود. این تحقیق بیانگر اثر تنش خشكی بر خصوصیات فیزیولوژیك و متابولیسم ثانویه می‌باشد تا در آینده با استفاده از مهندسی متابولیك این گونه با ارزش بتوان تولید تركیبات مهمی مانند كارواكرول، رزمارینیك اسید و كافئیك اسید را افزایش داد.

  Savory (Satureja khuzistanica) is one of the nine endemic species which have phenolic compounds such as carvacrole and thymol in its essential oil and rosmarinic and other phenolic acids in its extract, has strong antioxidant and antimicrobial properties and remarkable effects on several diseases. Drought stress was induced by stopping irrigation at flowering stage. Samples were taken five times with three interval days and several physiological traits were measured. For oil extraction, Clevenger apparatus was used. For determination of essential oil’s components and methanolic extract compounds, GC, GC/MS and HPTLC were utilized. Profiling of volatiles using GC/MS, showed an increasing-decreasing trend at major phenolic and terpenes compounds such as thymol, γ- Terpinene, p- Cymene, Rosmarinic acid and Caffeic acid. Drought stress also led to a significant increase in oil yield, soluble sugars and proline as well as a significant reduction in leaf water potential, relative water content and pigments. Metabolite profiling of Satureja khuzistanica represents the strategies employed by savory in generating different biochemical phenotype. Applicable results of this study for increasing product quality is effective application of drought stress before harvesting. The results verified that drought stress affected physiological characteristics and secondary metabolism of savory which were useful for future work by using metabolic engineering focusing on important species to increase main compounds, such as carvacrol and rosmarinic acid and caffeic acid.