منبع ژنتیک گل محمدی و ظرفیت سازی برای رشد مولکولی

مقدمه ای بر منبع ژنتیک گل محمدی 

تحقیقات ژنتیکی در مورد گل محمدی طی 10 سال گذشته پیشرفت چشمگیری داشته است. این مطالعه کوتاه روی این موضوع تمرکز دارد که وضعیت فعلی اطلاعات مربوط به توصیف منبع ژنتیکی گل محمدی ( Rosa damascena ) را بررسی کرده، به طوری که در سراسر جهان گل محمدی گونه ای است متعلق به گروه گلهای رز که از اهمیت اقتصادی در چندین کشور مرتبط با کشت آن، برای تولید گلاب برخوردار است.

ما در مورد نیازها و موارد مربوط به بهبود کیفیت گل محمدی (R. damascena) بحث می کنیم و فعالیت های تحقیقاتی موسسه کشاورزی زیستی، مربوط به گل محمدی (R. damascena) در چهارچوب NSF و DO02-105  برای توسعه پایدار پروژه ژنومی گیاهان و حیوانات را ارائه می دهیم.

جنس Rosa از بیش از 200 گونه تشکیل شده است. در میان گروه گل رز Damask گونه  (Rosa damascena Mill) به دلیل قوی بودن عطرش بسیار شناخته شده است.

مقدمه ای بر منبع ژنتیک گل محمدی 

 

گونه damascena در باغات برخی از کشور های اروپای غربی کاشته شده و افزایش یافته است. اما عمدتا آنها را برای تولید روغن و گلاب پس از تقطیر گلها، پرورش می دهند.

ارزیابی جایگاه گل محمدی در ایران 

باید در نظر داشته باشید که روغن گل محمدی از پارس باستان (ایران امروز) سرچشمه گرفته است و بعدها در اروپا و آفریقای شمالی گسترش یافته است.

تا قرن چهاردهم، گل محمدی به عنوان مجموعه ای از گل های رز در اروپای غربی رشد و پرورش یافته بود.

روغن گل محمدی به طور عمده در صنعت عطر و لوازم آرایشی به عنوان یکی از مؤلفه های اصلی بسیاری از عطرهای مدرن استفاده می شود اما در صنایع غذایی به عنوان یک افزودنی طعم دهنده کاربرد پیدا می کند.

تولید کنندگان اصلی گل محمدی بلغارستان، ترکیه ، ایران و هند هستند. مقادیر کمتری از روغن گل و به طور عمده گلاب در کشور آفریقای شمالی تولید می شود.

قیمت روغن گل محمدی رو به رشد بوده است به طوری که نسبت به سالهای گذشته به 5000 یورو / کیلوگرم در سال 2007 رسید. تعدادی از اثرات مفید روغن گل محمدی و عصاره های گل برای سلامتی از جمله فعالیت ضد باکتریایی، فعالیت آنتی اکسیدانی، ضد عفونی کننده و ضد التهاب، اثرات شل کننده بر روی زنجیره های نای و ضد فعالیت HIV مورد مطالعه قرار گرفته است.

در بیشتر مطالعات گزارش شده، اثرات مثبتی بر سلامتی داشته است. با این حال شناسایی ترکیبات فعال مربوطه نیاز به بررسی بیشتر دارد.

روغن گل محمدی دارای ترکیب پیچیده ای است که از 257 ماده جزئی و چندین ترکیب مهم از جمله سیترونولول، ژرانیول، نورول، فنل الکل، لینالول، فارنسول، اوژنول و اوژنول متیل اتر تشکیل شده است.

دو تا از مواد تشکیل دهنده جزئی موثر در عطر  و بوی روغن گل محمدی ترکیبات β-damascenone و β-ionone می باشند. در حال حاضر، استاندارد ISO برای ترکیب روغن گل محمدی وجود دارد.

ارزیابی جایگاه گل محمدی در ایران 

 

بررسی مطالعات به دست آمده از تولید گل محمدی 

اخیراً چندین نویسنده گزارش کرده اند که تولید گل محمدی در سراسر جهان بر اساس یک یا تعداد کمی از ژنوتیپ های (R. damascene)  می باشد.

اول، آگاغلو و همکاران و بایدار و همکاران، منابع ژنتیکی روغن گل محمدی در ترکیه را تجزیه و تحلیل کردند و نتوانستند تفاوتی بین افزودنی های منطقه با استفاده از نشانگر هایRAPD ، AFLP و SSR پیدا کنند.

روسانوف و همکاران همان را برای منابع ژنتیکی موجود در بلغارستان با استفاده از نشانگر SSR نشان دادند. در همان مطالعه نویسندگان همچنین، افزودنی های مورد استفاده برای تولید روغن گل محمدی از ایران، هند و ترکیه را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و نشان داد آنها ژنوتیپ مشابهی دارند که روغن گل محمدی از بلغارستان به آن افزوده است.

نویسندگان همچنین با آنالیز افزودنی های مورد استفاده در تولید روغن گل محمدی، هیچ تفاوتی بین گلهای محمدی باغهای قدیمی (York and Lancaster) و (Quatre Saisons)  که در مجموعه اروپای غربی رشد کرده بودند، پیدا نکردند.

همانطور که قبلاً ذکر شد گل محمدی از پارس باستان سرچشمه گرفته، جایی که امروز ایران در آن واقع شده است. می توان انتظار داشت که در صورت وجود هرگونه تنوع در گونه ی (R.damascena)، در این منطقه کشف شود.

در واقع، پیرسیدی و همکاران، تنوع بالایی را در بین 12 افزودنی جمع آوری شده با استفاده از نشانگرهای AFLP را در مناطق مختلف ایران گزارش کرد.

بعدها در سال 2007 بابایی و همکاران، تنوع بین 40 افزودنی از 28 استان ایران، با استفاده از جایگاه 9 SSR را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. جمع آوری آنالیزهای بدست آمده از 9 گروه مختلف، که بزرگترین آنها شامل 27 افزودنی است، نشان داد که گل محمدی موجود در بلغارستان و ترکیه دارای ژنوتیپ یکسان می باشند.

کیانی و همکاران، با استفاده از نشانگر RAPD، تنوع قابل توجهی بین 41 افزودنی از مناطق مختلف ایران نشان داد. جمع آوری آنالیزهای بدست آمده از 10 گروه مختلف، که بزرگترین آنها شامل افزودنی ها با ژنوتیپ یکسان بود، همانند گل های محمدی موجود در بلغارستان و ترکیه برای تولید روغن بود.

بررسی مطالعات به دست آمده  از تولید گل محمدی 

 

بلغارستان مرکز تولید روغن گل محمدی

بلغارستان مدتهاست که به عنوان اصلی ترین تولید کننده روغن گل محمدی با بالاترین کیفیت شناخته شده است.

پرورش (R.damascena) در کشور بلغارستان در قرن شانزدهم آغاز شد. مزارع اصلی گل محمدی در کشور بلغارستان در دره معروف گل سرخ واقع در نزدیکی شهر کازانلاک واقع شده است.

دره گل سرخ در بین دو کوه استارا و اسردنا واقع شده است که شرایط آب و هوایی (زمستان معتدل و تابستان خیلی گرم ندارد) برای کشت گل محمدی در این منطقه بی نظیر و مفید است. آب و هوای محلی به ویژه برای کشت گل محمدی مناسب است.

به همین ترتیب، مناطق کشت گل رز در ترکیه و ایران، به ترتیب در منطقه ایسپارتا و استان اصفهان واقع شده است.

تولید کننده اصلی مواد کاشت گل محمدی موسسه گل سرخ و گیاهان معطر واقع در کازانلاک در قلب دره گل سرخ در بلغارستان است.

اگرچه کاشت گل محمدی در بلغارستان با بیش از سیصد سال سابقه سنتی می باشد، تولید روغن گل محمدی در بلغارستان، بر اساس کشت یک ژنوتیپ منفرد از گل محمدی دارای سی گلبرگ است که قرن هاست با استفاده از آن زیاد شده و قلمه می زنند.

همانطورکه اشاره شد، قبل از اینکه ژنوتیپ مشابهی توسط چندین نویسنده گزارش شود، ژنوتیپ اصلی مورد استفاده برای تولید روغن گل محمدی در ترکیه و ایران وجود داشت.

مقدار و ترکیب روغن گل محمدی که از گلبرگهای گل محمدی تقطیر شده است، به شدت تحت تأثیر ژنوتیپ گلبرگ گل محمدی، شرایط آب و هوایی، زمان برداشت گلبرگهای گل محمدی و فناوری مورد استفاده برای فرآوری و تقطیر قرار دارد.

بلغارستان مرکز تولید روغن گل محمدی

 

بهسازی روغن گل محمدی به کمک صفات ژنی 

مطلوب ترین صفات مربوط به کشت گل محمدی برای بدست آوردن روغن، عبارت است از: عملکرد بالای گل، مقدار زیاد روغن گل محمدی و مقاومت در برابر بیماری ها.

شایع ترین بیماری هایی که در طی سالیان متمادی کشت گل محمدی را تحت تاثیر قرار می دهد، بیماری لکه سیاه گل، زنگ زدگی، کپک و پژمردگی بوتریتیس می باشند.

تعدادی از مهمترین آفاتی که گل محمدی را مورد حمله قرار می دهند Agrilus mokrzeckii.، Rhynchites hungaricus، و Macrosiphum rosae می باشند.

کنترل بیماری ها و آفات از طریق مواد شیمیایی انجام می شود. کاهش دادن هزینه های سمپاشی شیمیایی و همچنین افزایش تقاضا برای تولید روغن ارگانیک گل محمدی، باعث شده است که سوال فعلی در مورد توسعه و پیشرفت تحمل گل محمدی به آفات و بیماری ها را مطرح کنند.

همانطور که قبلاً ذکر شد گل محمدی دارای ترکیب پیچیده ای از جمله بیش از 275 ترکیب است.

گزارش شده است که ممکن است یکی از ترکیبات روغن گل محمدی (متیلوژنول) در موش تومور(غده) ایجاد کند. این مسئله باعث شده است که گل های محمدی تولیدکننده روغن با مقدار کمتر متیلوژنول از دیگر سؤالات مطرح فعلی باشد.

 

بهسازی روغن گل محمدی به کمک صفات ژنی 

چشم اندازی بر مهندسی ژنتیک گل محمدی

فن آوری های انتقال ژن موجود، برای رشد سریع گیاهان با ویژگی های بهبود یافته آنها منحصر به فرد است. پیشرفت تحمل پذیری در برابر بیماری گل محمدی هیبریدی تراریخته (اصلاح نژاد شده) توسط برخی از نویسندگان نشان داده شد.

با این حال، در حال حاضر چندین عامل مانع از توسعه روغن گل محمدی تراریخته هستند. اگرچه در موسسه کشاورزی زیستی، بلغارستان با موفقیت گل های محمدی هیبریدی GM را با استفاده از دگرگونی ژنتیکی آگروباکتریوم تولید کردند اما قادر به تولید روغن گل GM نشدند.

اصلاح گیاه گل محمدی توسط Ishioka و Tanimoto و Pati و همکاران، گزارش شد. اما اگر این پروتکل ها (رمزها) قابل استفاده هستند، باید برای تحول ژنتیکی آشکار شوند.

علاوه بر این، قانون فعلی فعال GMO در بلغارستان (در حال حاضر بزرگترین تولید کننده روغن گل محمدی در جهان) کشت صنعتی روغن تراریخته گل محمدی را ممنوع کرده است.

همین قانون آزمایش های آزمایشگاهی مربوط به انتقال ژن در گل های محمدی روغنی را امکان پذیر می کند. در حال حاضر سرمایه گذاری در توسعه روغن تراریخته گل محمدی و کشت صنعتی آن به خوبی توجیه پذیر نیست.

دیدگاه اصلاحی نشانگرهای ژنی گل محمدی

در طی دهه های گذشته، بهبود روغن گل محمدی فقط از طریق انتخاب کلون داخل گونه افزایش یافته است. گیاهانی که خصوصیات خوبی را در این زمینه نشان می دهند(توان و انرژی، عملکرد بالای گل، مقدار زیاد روغن) برای معرفی بیشتر در جمع آوری منابع ژنتیکی و به علاوه ازدیاد با رشد رویشی برای کشت صنعتی انتخاب شده است.

پرورش دهندگان گل محمدی سعی کرده اند بین (R. damascena) و دیگر گونه های گل محمدی و به خصوص گونه (R. galica) تلاقی انجام دهند. با این حال، این هیبریدها هرگز به کشت صنعتی راه پیدا نمی کنند زیرا در ترکیبات روغن گل محمدی تغییراتی را نشان می دهند.

در 20 سال گذشته، پیشرفت چشمگیری در کاربرد نشانگرهای DNA به عنوان ابزاری برای انتخاب و پرورش با استفاده از نشانگر نشان داده شده است.

در طی دهه گذشته، نشانگرهای مولکولی با موفقیت برای گل های محمدی توسعه یافته اند و در مطالعات تنوع ژنتیکی و شناسایی ارقام گل محمدی از جمله (R. damascena) و همچنین برای توسعه نقشه های ژنتیکی نشانگر مولکولی استفاده شده است.

یک نقشه اتصال ژنتیکی متحد نیز تهیه شده است و  تلاش در جهت تهیه نقشه اتصال ژنتیکی مرجع گل محمدی ادامه دارد.

استراتژی نشانگر های مولکولی ژن های گل محمدی

تعدادی از ژنهای گل محمدی و QTL های مربوط به مقاومت در برابر بیماری ها، توان و انرژی، کاسه گل دوبرابر و شکوفه های پرپر مشخص شده اند.علاوه بر این تعداد زیادی از cDNA های گلبرگ بیان شده در پایگاه های داده شناسایی و ذخیره می شوند.

ژنهای درگیر در تولید عطر و بو گل های محمدی مشخص شدند: sesquiterpene synthase, alcohol acetyl transferase, Omethyltransferases

فاکتورهای انتقال کنترل رشد گل های محمدی نیز شناسایی و کلون سازی شده اند. همه اینها یک پایه محکم برای شروع استراتژی پرورش نشانگر مولکولی گل محمدی (R. damascena)  است.

گل محمدی دارای یک ژنوم پیچیده چهارگانه تتراپلوئید با مبدا احتمالی سه گانه می باشد.

روسانوف و همکاران، گزارش کردند که گل محمدی  احتمالاً یک گونه آلوتتراپلوئیدی سگمنتال است که در آن نوع وراثت (دسومیک یا تتراسومیک) به موقعیت محل بستگی دارد.

ساختن یک استراتژی پرورش با کمک نشانگر برای گل محمدی (R. damascena) به دلیل ساختار ژنوم پیچیده این گونه، یک کار راحت و مستقیم نیست.

در حال حاضر، هیچ نرم افزار گسترده ای برای ساخت نقشه های ژنتیکی و یافتن QTL ها برای گونه های آلوتتراپلوئیدهای سگمنتال مانند (R. damascena)در دسترس نیست.

استراتژی نشانگر های مولکولی ژن های گل محمدی 

 

احتمالاً دلیل ژنتیک پیچیده این گونه (R.damascena) میل به گرده افشانی و همچنین گرده افشانی متقابل (از یک گل به گل دیگر) در آن کم است.

روسانوف و همکاران گزارش دادند که ایجاد یک جمعیت مجزا از گل های محمدی خود گرده افشان، از طریق جمع آوری بذر از مزارع صنعتی، و از آنجایی که دانه های به دست آمده نتیجه خود گرده افشانی یا گرده افشانی با گیاهان مجاور همان ژنوتیپ هستند، آسان است.

این مطالعه یک فرصت مناسب برای شروع مطالعات ژنتیک بر اساس تفکیک نشانگرهای DNA و ارتباط آنها با فنوتیپ های گیاهی می باشد.

چشم انداز مطالعات ژنومیک و متابولیک در موسسه کشاورزی زیستی

اخیرا موسسه کشاورزی زیستی (ABI) به عنوان مرکز برتر در شناخت ژنوم گیاهی و حیوانی توسط صندوق ملی علوم در بلغارستان – پروژه (DO02-105) به نام مرکز پایدار توسعه ژنومی گیاهان و حیوانات شناخته شده است. در طی سه سال پروژه ی بهبود زیرساختهای (ABI) و شروع چندین پروژه تحقیقاتی کلیدی انجام شد.

یکی از طرح های تحقیقاتی مربوط به بهسازی روغن گل محمدی است و  “ارقام گل محمدی با خصوصیات زراعی بهبود یافته” نام گرفته است. این پروژه را پایه ای برای رویکرد MAS برای پرورش گل محمدی قرار می دهند. برنامه کاری پیش بینی شده شامل سه بخش مهم بهم پیوسته است:

  1. بخش ژنومیک: خصوصیات با نشانگرهای مولکولی (نشانگرهای SSR و نشانگرهای SNP مربوط به ژن عطر گل محمدی) از یک جمعیت مجزا از گل های محمدی خود گرده افشان (R. damascena)؛  خصوصیات اختصاصی با کمک نشانگرهای SSR و SNP از هیبریدهای مختلف بین Rosa damascena و Rosa galica.
  2. بخش متابولیت: مشخصات متابولیت GC / MS از یک جمعیت مجزا از گل های محمدی خود گرده افشان (R. damascena)؛  و از هیبریدهای مختلف بین Rosa damascena و Rosa galica.
  3. بیان ورود رونوشت ژن و عوامل مرتبط با بیان ژن های هومیوتیک مسئول تمایز گلبرگها در کشت سلولی (R. damascena) .

هدف نهایی مسیر و جهت مطالعات ژنومیک و متابولومیک دستیابی به ارتباط آماری بین نشانگرهای SSR و SNP با مشخصات متابولیت مطلوب گیاه گل محمدی است.

بیان ورود رونوشت ژن و عوامل مرتبط با بیان ژن های هومیوتیک مسئول تمایز گلبرگها در کشت سلولی گل محمدی (R. damascena) و هدف قرار دادن تجمع متابولیت های خاص گلبرگهای گل محمدی  در کشت سلولهای گل محمدی هدف اصلی این نوشته است.

 

ما در سایت پسته رفسنجان بر آن شدیم که با داشتن سال ها تجربه خرید و فروش محصولات کشاورزی از جمله گیاهان دارویی و ارائه محصولی مطابق با استانداردهای جهانی و جلب اعتماد مشتریان خود در سراسر کشور آماده ارائه بهترین نوع گل محمدی به هموطنان عزیز کشورمان هستیم.

 

ترجمه و تنظیم مقاله منبع ژنتیک گل محمدی و ظرفیت سازی برای رشد مولکولی

حسنی سعدی، سمیه. 1398. کارشناس ارشد گیاهپزشکی. حشره شناسی کشاورزی. عضو سازمان نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمان.

  1. Rusanov, N. Kovacheva, K. Stefanova, A. Atanossovi, I. Atanassov. Rosa damascena – genetic resources and capacity building for molecular breeding. AgroBioInstitute, Sofia, Bulgaria.2009.

 

 

برای عضویت در کانال تلگرام، اینستاگرام و آپارات پسته رفسنجان بر روی تصاویر زیر کلیک کنید:

 

 



برچسب‌ها:, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
برگشت به بالا