بررسی جایگاه فیلوژنتیکی دو گونه Origanum بومی ایران در تیره نعنائیان بر اساس جداسازی و توالی‌یابی دو ژن کلیدی مسیر بیوسنتز رزمارینیک اسید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مدیریت مناطق خشک و بیابانی، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

10.22034/pgr.2026.2089956.1036
چکیده
جنس مرزنجوش در تیره نعنائیان، شامل چندین گیاه دارویی مهم است که خاصیت آنتی‌اکسیدانی آن‌ها به وجود ترکیبات فنولی از جمله رزمارینیک اسید وابسته است. مسیر شناخته شده بیوسنتز رزمارینیک اسید در بسیاری از گونه‌های تیره نعنائیان مشترک است. این مطالعه با هدف جداسازی و توالی‌یابی دو ژن Rosmarinic acid synthase و Hydroxyphenylpyruvate reductase فعال در مسیر بیوسنتز رزمارینیک اسید در سه تاکسون از جنس مرزنجوش شامل Origanum vulgare subsp. vulgare، Origanum vulgare subsp. viridulum و Origanum majorana L. و شناسایی روابط فیلوژنتیکی در تیره نعنائیان بر اساس توالی این دو ژن انجام شد. آغازگرهای اختصاصی بر اساس توالی‌های ثبت شده در پایگاه GenBank طراحی و ساخته شد. تکثیر ژن‌ها از طریق واکنش زنجیره‌ای پلیمراز با DNA استخراج شده از گونه‌های مورد مطالعه انجام و از محصول واکنش برای تعیین توالی ژن‌های هدف استفاده شد. این توالی‌ها همراه با سایر توالی‌های ثبت شده از این دو ژن به‌منظور بررسی روابط فیلوژنتیکی در تیره نعنائیان مورد استفاده قرار گرفت. گونه‌های جنس Mentha L. و گونه Satureja khuzestanica Jamzad نزدیک‌ترین تاکسون‌ها به مرزنجوش بودند. ضریب شباهت ژنتیکی بین گونه‌های بومی ایران بالاتر از سایر گونه‌های مورد مطالعه بود که این نتیجه را می‌توان با توجه به فاصله جغرافیایی نزدیک و احتمال بیشتر برای وقوع جریان ژنی در بین این گونه‌ها توجیه نمود. نتایج این مطالعه در غنی‌سازی بانک داده‌های بین‌المللی اطلاعات ژنومی و شناسایی عمیق‌تر گیاه مرزنجوش و تیره نعنائیان نقش دارد و می‌تواند کمک مؤثری جهت اصلاح ژنتیکی این گیاه دارویی ارزشمند بومی کشور باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Andi, S.A., Nazeri, V., Zamani, Z. and Hadian, J. (2011). Morphological diversity of wild Origanum vulgare (Lamiaceae) in Iran. Iranian Journal of Botany, 17(1): 88-97.https://doi.org/10.22092/ijb.2011.101630
Antaloudaki, E., Mylonas, M., Kypriotakis, Z. and Poulakakis, N. (2022). Phylogenetic relationships of Origanum taxa (Lamiaceae) from Greece: Initial insights from molecular and morphological data. Botanica Serbica, 46(1): 71-83. https://doi.org/10.2298/BOTSERB2201071A
Arbabi, H., Kekhasaber, M., Fahmideh, L. and Ghasemi Omran, V. (2023). Phylogenetic analysis of some Luffa genotypes based on the sequence of intergenic region of trnH-psbA. Plant Genetic Research, 9(2): 83-94 (In Persian). https://doi.org/10.22034/pgr.9.2.7
Azizi, A., Wagner, C., Honermeier, B. and Friedt, W. (2009). Intraspecific diversity and relationship between subspecies of Origanum vulgare revealed by comparative AFLP and SAMPL marker analysis. Plant Systematics and Evolution, 281: 151-160. https://doi.org/10.1007/s00606-009-0197-1
Chen, G., Wang, L.G. and Wang, Y.H. (2021). Complete chloroplast genome sequence and phylogenetic analysis of Clerodendrum japonicum (Thunb.) Sweet (Ajugoideae, Lamiaceae). Mitochondrial DNA Part B, 6(8): 2218-2220. https://doi.org/10.1080/23802359.2021.1944367
Doyle, J.J. and Doyle, J.L. (1987) A rapid DNA isolation procedure from small quantities of fresh leaf tissues. Phytochemistry Bulletin, 19(1): 11-15.
Dündar, E., Akçiçek, E., Dirmenci, T. and Akgün, Ş. (2013). Phylogenetic analysis of the genus Stachys sect. Eriostomum (Lamiaceae) in Turkey based on nuclear ribosomal ITS sequences. Turkish Journal of Botany, 37(1): 14-23. https://doi.org/10.3906/bot-1203-26
He, S.L., Yang, Y. and Tian, Y. (2020). Characteristic and phylogenetic analyses of chloroplast genome for Mentha haplocalyx (Lamiaceae). Mitochondrial DNA Part B, 5(3): 2099-2100. https://doi.org/10.1080/23802359.2019.1680322
Hosseini, S.Z., Shiran, B. and Ebrahimi, M.A. (2018). Study on phylogenetic relationship among some of iranian wild almond species using sequences of ITS1-5.8S rDNA-ITS2 region and chloroplastic trnL. Plant Genetic Research, 5(2); 17-28 (In Persian). https://doi.org/10.29252/pgr.5.2.17
Ietswaart, J.H. (1980). A taxonomic revision of the genus Origanum (Labiatae). Leiden Botanical Series, 4(1): 1-153.
Jafari, S.H., Arani, A.M. and Esfahani, S.T. (2023). The combined effects of rhizobacteria and methyl jasmonate on rosmarinic acid production and gene expression profile in Origanum vulgare L. under salinity conditions. Journal of Plant Growth Regulation, 42(3): 1472-1487.https://doi.org/10.1007/s00344-022-10632-2
Jamzad, Z. (2013). A survey of Lamiaceae in the flora of Iran. Rostaniha, 14(1): 59-67 (In Persian).https://doi.org/10.22092/botany.2013.101317
Katsiotis, A., Nikoloudakis, N., Linos, A., Drossou, A. and Constantinidis, T. (2009). Phylogenetic relationships in Origanum spp. based on rDNA sequences and intra-genetic variation of Greek O. vulgare subsp. hirtum revealed by RAPD. Scientia Horticulturae, 121(1): 103-108. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.01.015
Li, Q.Q., Li, M.H., Yuan, Q.J., Cui, Z.H., Huang, L.Q. and Xiao, P.G. (2013). Phylogenetic relationships of Salvia (Lamiaceae) in China: evidence from DNA sequence datasets. Journal of Systematics and Evolution, 51(2): 184-195. https://doi.org/10.1111/j.1759-6831.2012.00232.x
Mansour, H.M., Younis, R.A., Eldomiati, F.M., Rashed, M.A. and Hassanein, S. H. (2020). Phylogenetic analyses of some Egyptian genus of Lamiaceae family using rbcL sequences. Arab Universities Journal of Agricultural Sciences, 28(1): 229-237. https://doi.org/10.21608/ajs.2020.26513.1184
Mehdizadeh, L., Najafgholi, H.M., Biouki, R.Y. and Moghaddam, M. (2018). Chemical composition and antimicrobial activity of Origanum vulgare subsp. viride essential oils cultivated in two different regions of Iran. Journal of Essential Oil-Bearing Plants, 21(4): 1062-1075. https://doi.org/10.1080/0972060X.2018.1491329
Neeru, V. (2015). Origanum majorana L.-phyto-pharmacological review. Indian Journal of Natural Products and Resources, 6 (4): 261-267.
Niu, Y., Qin, Q., Dong, Y., Wang, X., Zhang, S. and Mu, Z. (2023). Chloroplast genome structure and phylogenetic analysis of 13 Lamiaceae plants in Tibet. Frontiers in Bioscience-Landmark, 28(6): 110. https://doi.org/10.31083/j.fbl2806110
Papaioannou, C., Zeliou, K., Trigas, P. and Papasotiropoulos, V. (2020). High resolution melting (HRM) genotyping in the genus origanum: molecular identification and discrimination for authentication purposes. Biochemical Genetics, 58 (5): 725-737. https://doi.org/10.1007/s10528-020-09970-1
Paton, A., Mwanyambo, M. and Culham, A. (2018). Phylogenetic study of Plectranthus, Coleus and allies (Lamiaceae): taxonomy, distribution and medicinal use. Botanical Journal of the Linnean Society, 188(4): 355-376. https://doi.org/10.1093/botlinnean/boy064
Petersen, M., Abdullah, Y., Benner, J., Eberle, D., Gehlen, K., Hücherig, S. and Wolters, S. (2009). Evolution of rosmarinic acid biosynthesis. Phytochemistry, 70 (15-16): 1663-1679. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2009.05.010
Sik, B., Kapcsándi, V., Székelyhidi, R., Hanczné, E.L. and Ajtony, Z. (2019). Recent advances in the analysis of rosmarinic acid from herbs in the Lamiaceae family. Natural Product Communications, 14(7): 1-10. https://doi.org/10.1177/1934578X19864216
Tarkesh Esfahani, S., Pourgholamian, F. and Saravi, A.T. (2024). Time and concentration dependent changes in antioxidant and photosynthetic capacity of Origanum vulgare L. (Lamiaceae) in response to exogenous methyl jasmonate. Russian Journal of Plant Physiology, 71(3): 87. https://doi.org/10.1134/S1021443724604907
Tarkesh Esfahani, S., Salesi, S., Rezaei, R. and Mosleh Arani, A. (2025). Genetic diversity in Iranian Origanum L. (Lamiaceae) populations in relationship to geographic distribution as revealed by SRAP and SCoT molecular markers. Russian Journal of Genetics, 61(6): 651-663. https://doi.org/10.1134/S1022795425700188
Zhao, Y., Yang, Y.H., Ye, M., Wang, K.B., Fan, L.M. and Su, F.W. (2021). Chemical composition and antifungal activity of essential oil from Origanum vulgare against Botrytis cinerea. Food Chemistry, 365: 130506. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.130506