معرفی جمعیت‌‌های پرمحصول گونه‌‌های بومی سردۀ آویشن در ایران

مقدمه

امروزه استفاده از داروهای گیاهی و مواد آرایشی و بهداشتی با منشأ گیاهی در جهان صنعتی رو به گسترش است. براساس گزارش یورومانیتور در سال 2017، ارزش تجارت جهانی گیاهان دارویی در سال 2017 حدود 150 میلیارد دلار در سال برآورد شده است و پیش‌‌بینی می شود که توسعۀ تجارت آن تا سال 2025 به بیش از 450 میلیارد دلار و تا سال 2050 به بیش از 5000 میلیارد دلار برسد (Sefidkon, 2021). براساس آمارهای موجود، در سال 2017، در جهان، صنعت استخراج اسانس‌‌های روغنی (Essential Oils) به‌‌تنهایی بیش از 150 هزار تن محصول با ارزش نزدیک به شش میلیارد دلار تولید کرده است که نسبت به سال 1990 افزایشی سه برابری را نشان می‌‌دهد (Barbieri & Borsotto, 2018).

ازجمله علل مطلوبیت و تمایل به گیاهان دارویی: 1. اعتماد بسیاری از مردم به گیاهان دارویی و ناخرسندی از عملکرد و عوارض داروهای شیمیایی (Welz et al., 2018)؛ 2. به‌‌صرفه‌‌بودن و دردسترس‌‌بودن داروهای دارای منشأ گیاهی (Eshete & Molla, 2021)؛ 3. منشأ گیاهی داشتن مواد اولیۀ تولیدات بسیاری از صنایع دارویی و به‌‌صرفه‌‌نبودن تولید برخی مواد مؤثره به‌‌صورت شیمیایی (Lubbe & Verpoort, 2011)؛ 4. اثربخشی متعدد داشتن مواد مؤثرۀ دارویی گیاهان؛ 5. منحصربه‌‌فردبودن و عملکرد کم‌‌وبیش اختصاصی داروهای گیاهی در درمان بیماری‌‌های مشخص (Mengistu et al., 2022) است.

ارزش گیاهان در جامعۀ بشری به‌‌دلیل اهمیت روزافزون آنها در تأمین بخش مهمی از جیرۀ غذایی، به‌‌ویژه پس از انقلاب کشاورزی در حدود 12 هزار سال پیش (Ghahremaninejad et al., 2021) و همچنین به‌‌دلیل نقش آنها در تهیۀ ادویه‌‌ها و طعم‌‌دهنده‌‌های گوناگون، داروهای گیاهی، فیبرها، الوار، رنگ‌‌های گیاهی، علوفه و کاربردهای پرشمار دیگر است (Simpson, 2019).

نقش گیاهان در زندگی مردم ساکن فلات ایران نیز اهمیت بسیاری در تاریخ داشته است. ایرانیان از حدود یک‌‌چهارم گیاهانی که در فلات ایران می رویند، یعنی بیش از 2000 گیاه از مجموع 8200 گونۀ موجود، در جایگاه منابع غذایی، دارویی، الواری، فیبری و علوفه‌‌ای به‌‌صورت روزمره استفاده کرده‌‌اند  (Mozaffarian, 2015; Ghahremaninejad & Hoseini, 2015 Ghahremaninejad et al., 2017).

مطالعه و استخراج محصولات طبیعی به‌‌دست‌‌آمده از گیاهان سابقه‌‌ای طولانی دارد که به‌‌طور تقریبی به حدود 200 سال پیش و جداسازی مرفین توسط فردریش ویلهلم سرتورمر (Friedrich Wilhelm Sertürmer) بازمی‌‌گردد. از آن زمان، تعداد متابولیت‌‌های ثانویۀ به‌‌دست‌‌آمده از گیاهان به بیش از 200 هزار مادۀ متمایز افزایش یافته است (Hartmann, 2007). ترکیبات گیاهی طعم‌‌دهنده به غذا، مانند کپسایسین (آلکالوئید و مسئول طعم تند فلفل) یا تیمول (ترپن و یکی از اجزای اصلی طعم‌‌دهنده در گیاهانی مانند گونه‌‌های مختلف پونۀ کوهی (Origanum L.) و آویشن (Thymus L.))، به‌‌طور عمده از متابولیت‌‌های ثانویه به شمار می‌‌آید. متابولیت‌‌های ثانویه برحسب وجودداشتن یا نداشتن نیتروژن در ترکیب شیمیایی به دو دستۀ اصلی تقسیم می‌‌شود: دستۀ اول شامل ترکیبات نیتروژن‌‌داری مانند آلکالوئیدها، آمین‌‌ها، گلیکوزیدهای سیانوژنیک، اسیدهای آمینۀ غیرپروتئینی و گلوکوزینولات‌‌ها است و دستۀ دوم از ترکیبات فاقد نیتروژن مانند پلی‌‌کتیدها، پلی‌‌استیلن‌‌ها، ساپونین‌‌ها، فنول‌‌ها و ترپن‌‌ها تشکیل شده است. بسیاری از متابولیت‌های ثانویه درزمینۀ دفاع دربرابر گیاه‌خواران، پاتوژن‌ها و دیگر تنش‌های زیستی و غیرزیستی کارکرد دارند (Huang et al., 2010).

اسانس آویشن مایعی زرد یا قهوه‌ای مایل به قرمز تیره با بوی مطبوع قوی و طعم تند و پایدار است که از تقطیر برگ‌ها و سرشاخه‌های گلدار Thymus vulgaris L. و انواع دیگر آویشن حاصل می‌شود. مقدار 40 درصد حجم این اسانس را فنل‌ها (تیمول و کارواکرول) و مقدار کمی را سیمن(Cymene)  و لینالول تشکیل می‌دهد (Momeni & Shahrokhi, 1998). اسانس موجود در گیاه Thymus vulgaris با توجه به نوع مصرف بسیار متفاوت است؛ اما به‌‌طور معمول روغن‌های حاوی مقادیر زیادی تیمول (50-30 درصد) و کارواکرول (5-1 درصد) و مقادیر کمی لینالول، -p سیمن، سینئول و آلفا- پینن روغن‌های خوبی هستند (Wink & Van, 2004/2008). شناخت توده‌های محلی و انتخاب بهترین و مناسب‌ترین پایه‌های آنها، ارزش بسیاری در اصلاح گیاهان دارویی دارد.

سردۀ آویشن Thymus L. دارای تنوع گونه‌‌ای شایان توجه و براساس منابع مختلف شامل 220 تا بیش از 250 گونه در جهان است که در منطقۀ معتدل شمالی، از گرینلند تا کامچاتکا، پراکنده‌‌اند و یکی از مهم‌‌ترین مراکز تنوع آنها در منطقۀ مدیترانه و غرب آسیا است (Jamzad, 2009 Mabberley, 2017;). براساس فلورا ایرانیکا (Jalas, 1982) اعضای سردۀ Thymus در منطقۀ فلات ایران دارای 17 گونه است و از این میان 14 گونه در ایران می‌‌روید؛ به طوری که یک گونه (T. persicus (Ronniger ex Rech.f.) Jalas) و یک زیرگونه (T. daenensis Čelak. subsp. daenensis) انحصاری ایران و سه گونه (T. eriocalyx (Ronniger) Jalas، T. Trauhtetteri Klokov and Desj.-Shost. و T. carmanicus Jalas) و یک زیرگونه (T. daenensis subsp. lancifolius (Celak.) Jalas) نیمه انحصاری ایران محسوب می‌‌شود. براساس فلور ایران (Jamzad, 2012) سردۀ آویشن در ایران دارای 18 گونه است که چهار گونه از آنها (T. persicus، T. marandensis Jamzad، T. daenensis Čelak. و T. lancifolius Čelak.) انحصاری ایران محسوب می‌‌شود.

بررسی مواد مؤثره، انتخاب گونه‌های مطلوب، تثبیت مواد مؤثره و تولید ارقام پرمحصول در صنایع مرتبط با گیاهان دارویی از اهمیت بسیاری برخوردار است (Davazdah Emami & Majnoon Hosseini, 2014). استعداد ژنتیکی اساس تولید بهینۀ گیاهان دارویی است و در محیط رشد و نمو گیاه با تأثیرگرفتن از عوامل اکوفیزیولوژیکی متعدد بروز می‌کند؛ همچنین جمعیت‌های طبیعی ازنظر ویژگی‌های مورفوفنولوژیکی و فیتوشیمیایی ناهمگن است؛ بنابراین استراتژی بهره‌برداری و واردکردن گونه‌‌ای دارویی به کشت صنعتی شامل بهره‌برداری از رویشگاههای طبیعی، اهلی‌‌کردن و اصلاح، نیازمند بررسی ژنتیکی و شناسایی هویت و ویژگی‌های شیمیایی - تولیدی ژرم‌پلاسم گونۀ دارویی مدنظر است تا مواد اولیۀ مهم، پایدار و دارای کارایی مناسب تأمین شود (Bernath, 1986؛ Mhaisaradze et al.,1984). مطالعات دربارۀ تنوع شیمیایی موجود بین جمعیت‌های مختلف در دو سطح بین‌گونه‌ای و فراگونه‌‌ای، با هدف کشف تیپ‌های شیمیایی حاوی مقادیر مطلوب برخی ترکیبات به‌‌طور کامل شناخته‌‌شده یا ترکیبات جدید و دارای ارزش دارویی همچنان یکی از اهداف مهم پژوهش‌‌های فیتوشیمی گیاهی باقی مانده است (Tetenyi, 2001). در این مطالعه سعی شده است تولید مادۀ خشک و اسانس 108 جمعیت از 9 گونه از آویشن‌های موجود در ایران با چهار جمعیت از آویشن زراعی مقایسه و جمعیت‌‌های پرمحصول گونه‌‌های بومی سردۀ آویشن در ایران معرفی شود.

مواد و روش‌‌ها

مواد گیاهی

بذر ۱۰۸ جمعیت از ۹ گونه آویشن به همراه چهار جمعیت از آویشن زراعیِ مناطق مختلف ایران از مؤسسۀ تحقیقات جنگل‌‌ها و مراتع گرفته شد (جدول پیوست ۱). در زمستان سال 1387 بذرها در گلخانه کاشته و در بهار 1388 به مزرعۀ تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان زنجان منتقل شد. این مزرعه در کیلومتر 27 جادۀ زنجان به سلطانیه ( Nˊ48 ˚47 و Eˊ36 ˚31 و ارتفاع 1770 متر از سطح دریا) واقع شده است. میانگین حداقل و حداکثر بلندمدت حرارت به ترتیب 1/2 و 3/17 درجۀ سانتی‌‌گراد، تعداد روزهای یخبندان 142 روز و اقلیم آن نیز براساس طبقه‌بندی آب و هوایی به روش اصلاح‌‌شده برای ایران سرد با میانگین بارندگی10 ساله، 5/284 میلی‌متر است. بافت خاک مزرعه، شنی رسی و رسی شنی از نوع خاک‌‌های متوسط تا سنگین با اسیدیتۀ 8-5/7 و هدایت الکتریکی کمتر از یک میلی‌‌موس بر سانتی‌‌متر بود.

نشاها در سه تکرار و به‌‌صورت بلوک به‌‌طور کامل تصادفی در مزرعه کاشته شد. گیاهان به مدت سه سال در شرایط زراعی یکسان رشد کردند ( شکل 5 و 6 پیوست)؛ سپس در سال چهارم و پنجم ساقه‌ها از حدود دو سانتیمتری سطح خاک در مرحلۀ ۵۰ درصد گلدهی برداشت و به مدت چهار هفته در سایه و دمای اتاق خشک شد. وزن خشک نمونه‌ها با ترازوی دیجیتالی اندازه‌گیری شد.

استخراج اسانس

اسانس‌گیری از نمونه‌ها با استفاده از آب و دستگاه کلونجر در مدت سه ساعت صورت گرفت.

تجزیه با دستگاه کروماتوگراف گازی متصل به طیف‌‌سنج جرمی (GC/MS)

تفکیک و شناسایی مواد مؤثرۀ نمونه‌های اسانس به‌‌دست‌‌آمده با استفاده از دستگاه کروماتوگراف گازی متصل به طیف‌سنج جرمی (GCMASS) انجام شد. شناسایی طیف‌ها به کمک شاخص‌های بازداری (Retention index) آنها و با تزریق هیدروکربن‌های نرمال (C7-C25) تحت شرایط یکسان و همچنین با تزریق اسانس‌ها توسط برنامۀ کامپیوتری به زبان بیسیک محاسبه شد. در این مطالعه، مقادیر۱۰ مادۀ شیمیایی مهم اسانس‌ها با یکدیگر مقایسه شد (جدول 1).

جدول 1- مهم‌‌ترین مواد شیمیایی مقایسه‌‌شده در اسانس آویشن‌‌های مطالعه‌‌شده

Table 1- The most important chemicals compared in the studied essential oils of thyme

تجزیه و تحلیل آماری

داده‌های عملکرد مادۀ خشک و اسانس به‌‌دست‌‌آمده از ژرم‌پلاسم‌های بررسی‌‌شدۀ آویشن به‌‌صورت طرح بلوک‌های به‌‌طور کامل تصادفی در چند سال و به‌‌وسیلۀ نرم‌‌افزار SAS نسخۀ 2002 مقایسه شد.

نتایج و بحث

نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده‌ها نشان داد میانگین وزن مادۀ خشک و میانگین وزن اسانس در میان ژرم‌پلاسم‌های مختلف و در سال‌های بررسی‌‌شده در سطح 99 درصد اطمینان اختلاف معنی‌‌داری دارند (جدول 2)؛ یعنی وزن مادۀ خشک و وزن اسانس تولیدی ژرم‌پلاسم‌ها به‌‌طور کامل متفاوت است.

جدول2- تجزیۀ واریانس عملکرد مادۀ خشک ژرم‌پلاسم‌های آویشن

Table 2- Variance analysis of dry matter yield of thyme germplasms

*معنی‌‌دار در سطح پنج درصد    **معنی‌‌دار در سطح یک درصد       n.s معنی‌‌دار نیست

با بررسی جدول تجزیۀ واریانس مشخص شد که آثار متقابل ژنوتیپ در سال معنی‌دار نیست؛ یعنی تولید مادۀ خشک هر ژنوتیپ در طول دو سال تفاوت معنی‌داری با یکدیگر ندارد. به دلیل اینکه نتایج مقایسۀ میانگین میزان تولید مادۀ خشک ژرم‌‌پلاسم‌ها بسیار زیاد است، در اینجا فقط ژرم‌پلاسم‌هایی که بیشترین تولید مادۀ خشک و اسانس را داشتند، به‌‌صورت نمودار در مقایسه با آویشن زراعی آورده شده است. لازم به توضیح است که از میان چهار نمونه آویشن زراعی، اکسشن 37 بیشترین تولید اسانس و مادۀ خشک را نسبت به دیگر نمونه‌های آویشن زراعی داشت؛ بنابراین نمونه‌های بومی با این اکسشن مقایسه شده است.

شکل 1- میانگین تولید مادۀ خشک به ازای هر بوته در 9 جمعیت برتر آویشن بومی در مقایسه با آویشن زراعی

Figure 1- The average production of dry matter per plant in the top 9 native thyme populations compared to cultivated thyme

با توجه به شکل 1 مشخص است که هر بوته از این ۹ جمعیت آویشن به‌‌طور میانگین مادۀ خشک بسیار بیشتری نسبت به آویشن زراعی تولید می‌کند و حتی تولید مادۀ خشک دو جمعیت ۱۰۴ و۶۰ حدود دوبرابر آویشن زراعی در شرایط یکسان است.

براساس شکل ۲، در شرایط زراعی یکسان، متوسط درصد تولید اسانس همۀ ۹ جمعیت بومی مشخص‌‌شده در نمودار بیش از آویشن زراعی است.

شکل ۲- درصد اسانس تولیدی ۹ جمعیت برتر آویشن در مقایسه با آویشن زراعی

Figure 2- Percentage of essential oil production of 9 top thyme populations compared to cultivated thyme

شکل ۳- میانگین تولید اسانس ۹ جمعیت برتر بومی در مقایسه با آویشن زراعی به ازای هر بوته

Figure 3- The average essential oil production of the top 9 native populations compared to cultivated thyme per plant

در شکل ۳ مشخص است که همۀ ۹ جمعیت بومی آویشن نسبت به آویشن زراعی متوسط تولید اسانس بیشتری به ازای هر بوته در شرایط یکسان داشتند. این موضوع با مطالعات دیگران (Sefidkon & Askari, 2002; Babalar et al., 2013; Horwath et al., 2008) همخوانی دارد؛ برای مثال زارع زاده و همکاران  با مقایسۀ تولید اسانس هشت گونه آویشن بومی ایران نتیجه گرفتند که بیشترین میزان اسانس تولیدی متعلق به Thymus daenensis است (Zarezadeh et al., 2013). در پژوهشی دیگر حسنی با مقایسۀ تولید اسانس دو گونۀ Thymus daenensis و Thymus fedtschenkoi نتیجه گرفت که هم اسانس تولیدی و هم میزان تیمول موجود در اسانس Thymus daenensi از Thymus fedtschenkoi  بیشتر است (Hasani, 2013).

شکل ۴- میزان درصد تیمول نسبت به دیگر مواد تشکیل‌‌دهنده در اسانس

Figure 4- The percentage of thymol compared to other components in essential oil

مقایسۀ میزان تیمول موجود در مواد مؤثرۀ تشکیل‌‌دهندۀ اسانس حاصل از آویشن‌‌های بررسی‌‌شده در شکل ۴ نشان می‌‌دهد اسانس آویشن آذربایجانی (Thymus migricus) دارای بیشترین درصد تیمول است که بیشترین میزان درصد تیمول گزارش‌‌شده در اسانس آویشن است. حسنی بیشترین میزان تیمول اسانس را 59/70 درصد و از آویشن دنایی گزارش کرده است (Hasani, 2013).

با مقایسۀ مجموع نتایج داده‌ها و نمودارهای فوق درنهایت گفته می‌شود که با توجه به هدفی که از کاربرد آویشن وجود دارد، ژرم‌‌پلاسم استفاده‌‌شده تاحدودی متفاوت است؛ برای مثال اگر هدف از تولید آویشن، فقط تولید مادۀ خشک برای استفاده در جایگاه چاشنی باشد؛ امکان استفاده از نمونه‌های نمودار شکل ۱ که مادۀ خشک بیشتری نسبت به آویشن زراعی دارند، مثل نمونه‌های ۱۰۴، ۶۰، ۹۱ و ۱۰۷ وجود دارد. اگر هدف از کاشت آویشن تولید اسانس باشد، می‌‌شود با توجه به نمودار شکل ۳، ژرم‌پلاسم‌‌های 104، 60، 90 و 67 را انتخاب کرد.

جدول 3 - میزان تولید اسانس به kg  در ازای 10000 بوته در هکتار

Table 3 - The amount of essential oil production in kg per 10,000 plants per hectare

جمع‌‌بندی

بخش مهمی از هماهنگ‌‌نبودن تولید و مصرف آب در مناطق خشک مانند ایران به مصرف بیش از حد آب در بخش‌‌های کشاورزی و شهری مربوط می‌‌شود (Ghahremaninejad et al., 2020)؛ به همین دلیل تولید محصولات زراعی دارای عملکرد بیشتر پاسخ مناسبی به بحران‌‌های اقلیمی و تنش آبی موجود در کشور است. از آنجا که نتایج این پژوهش بیانگر پتانسیل بیشتر برخی ارقام گونه‌های بومی آویشن در ایران نسبت به گونۀ زراعی Thymus vulgaris است، توجه به عملکرد جمعیت‌های مختلف از گونه‌های Thymus kotschyanus، Thymus fallax و Thymus daenensis در تولید محصول فراوان‌‌تر و دارای درصد اسانس بیشتر و نیز به‌نژادی و اصلاح آنها برای معرفی به تولید‌کنندگان اهمیت بسیاری دارد.

سپاسگزاری

نویسندگان از اعضای محترم مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان زنجان به‌‌دلیل یاری‌‌رساندن به این پژوهش درزمینۀ مطالعات مزرعه‌‌ای و آزمایشگاهی سپاسگزاری می‌‌کنند. این مقاله حاصل بخشی از نتایج رسالۀ دکتری نویسندۀ اول (احمد موسوی) در دانشگاه خوارزمی است. از داوران محترم نشریه نیز به‌‌دلیل تأثیرگذاری در ارتقای کیفی مقاله قدردانی می‌‌شود.

پیوست

شکل 5- مزرعۀ آویشن در ایستگاه خیرآباد زنجان همراه با سیستم آبیاری در اردیبهشت‌‌ماه

Figure 5- Thyme farm in Khairabad Zanjan station with irrigation system in May

شکل 6– پایه‌‌ای از آویشن در مزرعۀ آویشن ایستگاه خیرآباد زنجان در اردیبهشت‌‌ماه

Figure 6- A plant of thyme in the thyme farm of Khairabad Zanjan station in May