بررسی تمایز مواد مؤثره برگ زبان‌گنجشک (Fraxinus excelsior) و ارتباط آن با مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در جنگل‌‌های هیرکانی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری جنگل‌شناسی و اکولوژی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران،

2 دانشیار،گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران،

3 استاد، گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری،

4 دانشیار ، گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران،

5 استادیار ، گروه شیمی تجزیه، دانشکده علوم پایه، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

سابقه و هدف: زبان گنجشک، گونه‌ای جنگلی با فعالیت‌های همه‌جانبه بیولوژیکی و دارویی است که از عصاره‌ اندام‌های مختلف آن به عنوان الگویی برای ساخت ترکیبات جدید در درمان بیماری‌های مختلف انسان استفاده می‌شود. بین منشأ جغرافیایی گیاهان دارویی و ترکیبات مؤثره تولید شده در آن‌ها همبستگی بالایی وجود دارد. لذا در این پژوهش تلاش شده تا با پی‌بردن به چگونگی این همبستگی و ارتباط، گامی موثر در جهت معرفی مناسب‌ترین شرایط رویشگاهی به منظور به دست آوردن بالاترین میزان متابولیت ثانویه در این گونه درختی برداشته شود.
مواد و روش ها: برای انجام این پژوهش در مجموع هشت رویشگاه از دامنه ارتفاعی 200 تا 1600 متر (پرچینک، سه پارسل از سری پنج امره، الندان، لالا، قارنسرا و ایلال) در حوزه‌های آبخیز تجن و سیاهرود واقع در استان مازندران انتخاب شد. در هر یک از رویشگاه ها سه پایه درختی که از نظر ویژگی های کیفی (قطر و ارتفاع درخت، شادابی و سلامت برگ‌ها، تراکم تاج پوشش) مشابه یکدیگر بودند در نظر گرفته شد، نمونه‌های برگ از قسمت میانی شاخه‌ها در چهار جهت تاج پوشش به منظور حذف اثر جهت جغرافیایی در نمونه گیری برداشت شد. نمونه‌های برگ در هوای آزاد خشک شد و پس از آسیاب کردن و تهیه عصاره با اتانول ابسولوت، عصاره های برگ برای تزریق به دستگاه کروماتوگرافی گازی آماده شدند. به منظور بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک یک نمونه خاک به صورت ترکیبی در اطراف هر پایه درختی و از عمق 15-0 سانتی‌متری برداشت شد. سپس مشخصه‌های فیزیکوشیمیایی خاک نظیر وزن مخصوص ظاهری، اسیدیته، کرین آلی، نیتروژن کل، فسفر، پتاسیم و کلسیم قابل جذب در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. به منظور بررسی اختلاف موجود بین مناطق نمونه‌برداری از نظر ترکیبات شیمیایی ثانویه موجود در برگ از تجزیه واریانس یکطرفه استفاده شد. همچنین همبستگی دوگانه پیرسون نیز برای پی‌بردن به چگونگی ارتباط پارامترهای محیطی و خاکی با ترکیبات شیمیایی مذکور به کار گرفته شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که ویژگی‌های مکان نمونه‌برداری بر مقادیر ترکیبات ثانویه شناسایی شده تأثیر‌گذار بوده‌است؛ به غیر از دو ترکیب Vitamin E و Ferruginol تمامی ترکیبات شناسایی شده با عامل ارتفاع از سطح دریا دارای همبستگی مثبت بودند. بیشترین مقادیر ترکیبات Neophytadiene (27.7%)، Squalene (21.7%)، n-Hexadecanoic acid(26.8%)، Octadecatrinoic acid (28.3%)، Phytol (6.35%) و Benzeneethanol (10.39%) در رویشگاه ایلال یعنی در بالاترین سطح ارتفاعی مورد بررسی مشاهده شد. میان ویژگی های فیزیکی خاک مانند درصد رطوبت، وزن مخصوص ظاهری و بافت خاک رابطه معنی‌داری با ترکیبات شیمیایی موجود در برگ مشاهده نشد. همچنین در تمامی رویشگاه‌های مورد بررسی بین عناصر غذایی پرمصرف خاک و ترکیبات شناسایی شده رابطه منفی معنی دار وجود داشت. همچنین تعدادی از ترکیبات شناسایی شده تنها در یک یا چند رویشگاه مشاهده شد و در تمامی رویشگاه‌های مورد بررسی مشترک نبود.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش حاکی از آن است که ترکیبات شیمیایی تولید شده در برگ درخت زبان‌گنجشک در واکنش به تغییرات شرایط محیط مانند تغییرات ارتفاع از سطح دریا و مشخصه‌های شیمیایی خاک به ویژه عناصر غذایی پر مصرف خاک بیشترین واکنش را نشان داده و دچار تغییر می شوند که از این تاثیر پذیری می‌توان در انتخاب رویشگاه مناسب جهت افزایش بازدهی جنگل‌کاری با این گونه با هدف تولید ترکیبات شیمیایی که مواد اولیه صنایع دارویی، غذایی و بهداشتی هستند سود جست.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of differentiation of active components of Fraxinus excelsior and its relationship with physical and chemical properties of soil in Hyrcanian forests

نویسندگان [English]

  • Masoomeh Soleimany Rahim abadi 1
  • Seyed mohammad Hossaini nasr 2
  • Hamid Jlalilvand 3
  • Mohammad Hojati 4
  • Pouriya Biparva 5
1 1Ph.D. Student, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2
3 Professor, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
4 Associate Prof., Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
5 Decomposition Chemistry Group, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Abstract1
Background and Objectives: Comon Ash is a forest species with versatile biological and medicinal activities that extracts of its various organs are used as a model for making new compounds in the treatment of various human diseases. There is a high correlation between the geographical origin of medicinal plants and the active compounds produced in them. Therefore In this study, using this correlation, the most suitable habitat in terms of production of secondary metabolites is introduced

Materials and Methods: For this research, selected eight habitats from an altitude range of 200 to 1600 meters (Perchink, three parcels of Panj Amreh series, Alandan, Lala, Qarnsara and Ilal) in Tajan and Siahroud watersheds located in Mazandaran province. In each habitat, 3 tree that were similar to each other in terms of quality characteristics were selected (tree diameter and height, leaf freshness and health, canopy density). Leaf samples from the middle part of the branches. The canopy was harvested in four directions in order to eliminate the effect of geographical direction in sampling. The leaf samples were dried in the open air and after grinding and preparing the extract with absolute ethanol, the leaf extracts were prepared for injection by gas chromatography. In order to study the physical and chemical properties of the soil, a soil sample was taken in combination around each tree base from a depth of 0-15 cm. Then physicochemical properties of soil such as bulk density, acidity, organic crane, total nitrogen, available phosphorus, potassium and calcium were measured in the laboratory. One-way analysis of variance was used to investigate the differences between the sampling areas in terms of secondary chemical composition in the leaves. Pearson double correlation was also used to find out how environmental and soil parameters relate to these chemical compounds.

Results: The results showed that the characteristics of the sampling location had an effect on the values of the identified secondary compounds. All identified compounds (except Vitamin E and Ferruginol) had a positive correlation with altitude factor. The highest levels of Neophytadiene (27.7%), Squalene (21.7%), n-Hexadecanoic acid (26.8%), Octadecatrinoic acid (28.3%), Phytol (6.35%) and Benzeneethanol (10.39%) were observed in ilal. There was no significant relationship between soil physical properties such as moisture content, bulk density and soil texture with chemical compounds in the leaves. Also, in all studied habitats, there was a significant negative relationship between soil nutrients and identified compounds. Also, a number of identified compounds were observed in only one or more habitats and were not common in all habitats studied.

Conclusion: The results of this study showed with increasing altitude, the amount of metabolites in the leaves increased and most of the soil nutrients had a negative correlation with the identified chemical compounds. In other words, reducing soil nutrients can cause some kind of stress and increase the production of secondary metabolites in the plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas chromatography
  • Secondary metabolites
  • Extraction
  • Multipurpose afforestation
  • Soil nutrients

مراجع

1.Ahyaei, A.M., and Behbahanizadeh, A.A. 1993. Description of soil chemical decomposition methods. Research Organization. Agricultural education and promotion. J. Soil and Water Research Institute. No. 467. (In Persian)
2.Acebey, A., Kromer, T., Maass, B.L.,and Kessler, M. 2010. Ecoregional distribution of potentially useful species of Araceae and Bromeliaceae as non-timber forest products in Bolivia. J. of Biodiversity Conservation. 19: 2553-2564.
3.Adamczyk, S., Kiikkila, O., Kitunen, V., and Smolander, A. 2013. Potential response of soil processes to diterpenes, triterpenes and tannins: nitrification, growth of microorganisms and precipitation of proteins. J. Soil Ecology. 67: 47-52.
4.Adamczyk, S., Adamczyk, B., Kitunen, V., and Smolander, A. 2015. Monoterpenes and higher terpenes may inhibit enzyme activities in boreal forest soil. Soil Biology and Biochemical.87: 59-66.
5.Attanzio, A., D'Anneo, A., Pappalardo, F., Paolo Bonina, F., Antonia Livera, M., Allegra, M., and Tesoriere, L. 2019. Phenolic composition of hydrophilic extract of Manna from Sicilian Feaxinus angustifolia Vahl and its reducing, antioxidant and anti-inflammatory activity in vitro. J. Antioxidants. 8: 1-13.
6.Belcher, B., Ruiz Peirez, M., and Achdiawan, R. 2005. Global patterns and trends in the use and management of commercial NTFPs: implications for livelihoods and conservation. World Development. 33: 1435-1452.
7.Bertome, J., Arrillage, I.M., and Segura, J. 2007. Essential oil variation within and among natural population of Lavandula latifolia and its relation to their ecological areas. J. Biochemical Systematics and Ecology. 35: 479-488.
8.Bernardini, S., Tiezzi, A., Laghezza, V., Masci, and Ovidi, E. 2017. Natural products for human health: An historical overview of the drug discovery approaches. J. Natural Product Research. 27: 1-25.
9.Chomel, M., Guittonny-Larcheveque, M., Fernandez, C., Gallet, C., DesRochers, A., Pare, D., Jackson, B.G., and Baldy, V. 2016. Plant secondary metabolites:a key driver of litter decomposition and soil nutrient cycling. J. Ecology.104: 1527-1541.
10.Enioutina, E.Y., Salis, E.R., Job, K.M., Gubarev, M.I., Krepkova, L.V., and Sherwin, C.M. 2017. Herbal Medicines: Challenges in the modern world. Part 5. Status and current directions of complementary and alternative herbal medicine worldwide, Expert Review of Clinical Pharmacology. 10: 327-338.
11.Hemati, Kh., Ghasemnezhad, A., Mashayekhi, K., and Bashiri Sadr, Z. 2012. Site effect on some important flavonoid compounds of Linden tree (Tilia platifolia L.). J. Plant Production. 19: 2. 141-148. (In Persian)
12.Hinsinger, D.D., Basak, J., Gaudeul, M., Cruaud, C., Bertolino, P., Frascaria- Lacoste, N., and Bousquet, J. 2013. The phylogeny and biogeographic history of Ashes (Fraxinus, Oleaceae) highlight the roles of migration and vicariance in the diversification of temperate trees. J. Plos One. 8: 1-14.
13.Jafari Haghighi, M. 2003. Soil decomposition methods. Nedaye Zoha Publications. 236p. (In Persian)
14.Jafari, N., Naderi, Pourandokht and Ebrahimzadeh, M.A. 2015. Evaluation of phenolic content, total flavonoid and survey of antioxidant activity of leaves of Ficus carica and Pterocarya fraxinifolia trees using spectrophotometry and high performance liquid chromatograph methods. J. Plant Biology. 25: 1-16. (In Persian)
15.Kostova, I., and Iossifova, T. 2007. Chemical components of Fraxinus species. Fitoterapia. 78: 85-106.
16.Kong, C., Wang, P., Zhao, H., Xu, X., and Zhu, Y. 2008. Impact of allelochemical exuded from allelopathic rice on soil microbial community.Soil Biology and Biochemical.40: 1862-1869.
17.Katz, L., and Baltz, R.H. 2016. Natural product discovery: Past, present and future. J. Industrial Microbiology and Biotechnology. 43: 155-176.
18.Li, Y., Ying, Y., Zhao, D., and Ding, W. 2014. Influence of allelochemicals on microbial community in ginseng cultivating soil. J. Herbal Medicines.6: 313-318.
19.Liu, Y., Li, Y., Luo, W., and Liu, Sh. 2020. Soil potassium is correlated with root secondary metabolites and root-associated core bacteria in licorice of different ages. J. Plant Soil. 456: 61-79.
20.Mir-Azadi, Z., Pilehvar, B., Meshkat-Alsadat, M.H., Karamian, R., Alirezaei, M., and Khansari, A. 2012. The effect of main ecological factors on the percentage of essential oil yield of Myrtus communis in different forest habitats of Lorestan province. J. Lorestan University of Medical Sciences. 4: 3. 101-109. (In Persian)
21.Mckiernan, A., Hovenden, M.J., Brodribb, T.J., Potts, B.M., Davies, N.W., and O'reilly-Wapstra, J.M. 2014. Effect of limited water availability on foliar plant secondary metabolites of two Eucalyptus species. J. Environmental and Experimental Botany. 105: 55-64.
22.Mehri-Rad, N., Payamenoor, V., and Nazari, J. 2016. Effect of base age and light on callus production of Betula litwinowii and induced botulin in vitro. J. Genetic Research and Breeding of Range and Forest Plants of Iran.
23: 93-102. (In Persian)
23.Mahalakashmi, R., and Thangapandian, V. 2018. Gaz chromatography and mass spectrometry analysis of bioactive constituents of Maytenus heyneana (Roth) Roju and Babu (Celestraceae).
J. Pharmacognosy and Phytochemistry. 8: 1. 2748-2752.
24.Nabavi, S.J., Zali, S.H., Ghorbani, J., and Kazemi, S.Y. 2016. Evaluation of soil physical and chemical properties and their respect with essential cones of Juniperus Communis in Mountainous Rangelands of Hezarjarib-Mazandaran province. J. Plant Research. 4: 3. 311-318. (In Persian)
25.Olufunke, O., Adejuwon, A., Akinyele, A., Phillip, K., Olalekan, A., Sunday, S., Alban, M., Ikechukwu, O., Ralph, A., and Hasan, M. 2020. Irvingia gabonensis seed extract: an effective attenuator of doxorubichin- mediated cardiotoxicity in wistar rats. J. Oxidative Medicine and Cellular Longevity.Pp: 1-14.
26.Patel, J., Reddy, V., Kumar, G.S., Satyasai, D., and Bajari, B. 2017. Gas chromatography and mass spectroscopy analysis of bioactive components on the leaf extract of Terminalia coriacea: A potential folklore medicinal plant. J. Green Pharmacy. 11: 1. 139-143.
27.Payame Noor, V., Amirian, H., and Ramzjoo, F. 2018. The effect of different hosts on secondary metabolites of European mistletoe (vicsum album L.). J. Wood and Forest Science and Technology. 25: 3. 19-30.
28.Soni, U., Brar, S., and Gauttam, V.K. 2015. Effect of seasonal variation on secondary metabolites of medicinal plants. J. Pharmaceutical Sciences and Research. 6: 9. 3654-3662.
29.Sarfraz, I., Rasul, A., Jabeen, F., Younis, T., Zahoor, M.K., Arshad, M., and Ali, M. 2017. Fraxinus: A plant with versatile pharmacological and biological activities. J. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, Pp: 1-12.
30.Sancho-Knapik, D., Sanz, M.A., Peguero-Pina, J.J., Niinemets, U., and Gil-Pelegrin, E. 2017. Changes of secondary metabolites in Pinus sylvestris L. needle under increasing soil water deficit. J. Annals of Forest Science. 74: 24.
31.Shah, F.A., Ren, Y., Yuan, Y.J., Fu, S., Wang, Y., and Chen, H. 2018. Effect of plant age and geographical location on active paeonol and paeoniflorin accumulation in the roots of Paeonia ostii. Pakistan Journal of Botany.50: 1785-1790.
32.Sultana, Sh., Ali, M., Jameel, M., and Sharma, P. 2018. Chemical constituents from the leaves of Fraxinus excelsior L., Senna sulfurea (Collad.) H.S. Irwin et Barneby and Prosopis cineraria (L.) Druce. J. Trend Phytochemical Research. 2: 4. 243-252.
33.Triebwasser, D.J., Tharayil, N.,Preston, C.M., and Gerard, P.D.2012. The susceptibility of soil enzymes to inhibition by leaf litter tannins is dependent on the tannin chemistry, enzyme class and vegetation history. New Phytologist Foundation. 196: 1122-1132.
34.Talamond, P., Verdeil, J.L., and Conejero, G. 2015. Secondary metabolite localization by Autofluorescence in living plant cells, J. Molecules. 20: 5024-5037.
35.Touhami, I., Ghazghazi, H., Sellimi, H., Khaldi, A., and Mahmoudi, H. 2017. Antioxidant activities and phenolic contents of bark and leave extracts from Tunisian native tree: Fraxinus angustifolia Vahl. Subsp. Angustifolia. J. New Sciences. 45: 2496-2501.
36.Vanekova, Z., Vanek, M., Skvarenina, J., and Nagy, M. 2020. The influence of local habitat and microclimate on the levels of secondary metabolites in Slovak bilberry (Vaccinium myrtillus L.) fruits. J. Plants. 9: 1-11.
37.Yang, L., Wen, K.S., Ruan, X., Zhao, Y.X., Wei, F., and Wang, Q. 2018. Response of plant secondary metabolites to environmental factors. J. Molecules. 23: 762.
38.Yuan, Y., Tang, X., Jia, Zh., Li, Ch., Ma, J., and Zhang, J. 2020. The Effects of Ecological Factors on the Main Medicinal Components of Dendrobium officinale under Different Cultivation Modes. J. Forests. 11: 1-16.
39.Zhang, Z., Qiao, M., Li, D., Zhao, C., Li, Y., Yin, H., and Liu, Q. 2015. Effects of two root-secreted phenolic derivatives from a subalpine coniferous species on soil enzyme activity and microbial biomass. J. Chemical Ecology. 31: 636-649.
40.Zhang, X., Wang, B., and Zenggwen, L. 2018. Impacts of plant secondary metabolites from conifer litter on the decomposition of Populus purdomii litter. J. Forest Research. Pp: 1-9.
41.Zhang, D., Qi, Q., Tong, S., Wang, X., An. Y., Zhang, M., and Lu, X. 2019. Soil degradation effects on plant diversity and nutrient in tussock meadow wetlands. J. Soil Science Plant Nutrition. Pp: 1-10.
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 27، شماره 3
آذر 1399
صفحه 131-148

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار