بررسی ویژگی‌های مورفولوژیک، فیزیولوژیک، هیستولوژیک و میزان هایپرسین 20 جمعیت گل راعی (hypericum perforatum l.) در شرایط درون شیشه

سابقه و هدف: گل راعی، علف چای، هزارچشم یا هوفاریقون با نام علمی (hypericum perforatum l.) یک گیاه دارویی ارزشمند از خانواده hypericaceae است. بیشترین کاربرد این گیاه مربوط به خاصیت ضدافسردگی آن می‌باشد. وجود ترکیبات موثره هایپریسین و هایپرفورین در گل راعی و اثرهای درمانی ثابت‌شده آن، این گیاه را به یکی از گیاهان ‏دارویی با ‏ارزش در سطح جهان تبدیل کرده است. هایپرسین به‌عنوان متابولیت مهم این گیاه اثرهای ضدویروسی و ضد سرطانی نشان داده است. هایپرسین از خانواده نفتودیانترون‌ها بوده و به نور حساس است و عمدتاً در غده‌هایی تیره‌رنگ روی برگ و گل‌های گیاه تجمع می‌یابد و میزان آن بین 0.03- 0.3% در برگ‌ها و 14-1% در جوانه‌های گل‌های این گیاه است. این مقدار با توجه به رقم گیاه، ارتفاع، شرایط نور و دوره سال متفاوت است. هایپرفورین یکی دیگر از مهمترین ترکیبات گروه فلوگلوسینول‌ها در گل راعی است که به فراوانی در گل‌های گل راعی، به‌ویژه در مادگی و در میوه یافت می‌شود، اما در برگ نیز به میزان زیادی وجود دارد. محتوای هایپرفورین 9.6% در جوانه‌های گل، 5.8% در میوه‌های نارس و 1.5% در برگ‌ها گزارش ‌شده است. هایپرفورین برخلاف هایپرسین در غدد شفاف انباشته می‌گردد. از آنجا که وابستگی مقدار هایپرسین و هایپرفورین به شرایط محیطی بسیار زیاد است، تکثیر غیرجنسی به تکثیر جنسی ترجیح دارد.مواد و روش‌ها: در این پژوهش بیست جمعیت از 20 منطقه مختلف ایران جمع‌آوری و با هدف بهینه‌سازی مراحل ریزازدیادی و پرآوری بررسی شد. در این پژوهش علاوه بر بررسی و معرفی بهترین محیط برای پرآوری این 20 جمعیت ویژگی‌های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و هیستولوژی آنها نیز بررسی شد. به منظور تهیه محیط کشت تغییر یافته، از نمک‌های ms1.2 و منبع آهن feeddha، ویتامین‌های b5 و g.l-1 2 گلایسین استفاده شد. محیط کشت ms پایه به‌عنوان محیط کنترل استفاده گردید. پس از تنظیم ph روی 5.8 و افزودن g.l-1 6.8 آگار، محیط مورد نظر در ظروف کشت توزیع و در دمای c°121 و فشار 2 بار به مدت 20 دقیقه اتوکلاو شد. پس از تهیه قطعات ساقه (به طول 2-1 سانتی‌متر) حاوی 2-1 جوانه گرده از گیاهچه‌های ضدعفونی شده، تعداد هفت ریزنمونه در هر ظرف کشت شد. همه کشت‌ها به اتاق رشد با دوره نوری 8 ساعت تاریکی و 16 ساعت روشنایی با شدت نور 2000-1500 لوکس و دمای c°25 و رطوبت نسبی 70-60% به مدت 4 هفته منتقل شدند. پس از شروع رشد شاخساره‌های جدید داده‌برداری شامل تعداد شاخه، طول شاخه، وزن تر و وزن خشک انجام شد. به منظور سنجش محتوای هایپرسین در برگ‌های گیاهچه از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (hplc) استفاده شد.نتایج: بررسی‌ها نشان می‌دهد در بیشتر جمعیت‌های مورد مطالعه با تغییر ترکیبات محیط کشت طول و تعداد شاخساره افزایش یافته است. به نظر می‌رسد کاهش میزان نمک‌های معدنی محیط کشت، بر روابط اسمزی گیاه برای جذب آب و مواد مغذی تاثیر گذاشته و به‌همراه افزایش غلظت گلایسین برای حفظ بازدهی فتوسنتز توانسته روند ریزازدیادی بهتری را ایجاد کند. این بررسی نشان داد که از میان بیست جمعیت بومی ایران، جمعیت خراسان شمالی بالاترین شاخص‌های مورفولوژیکی (تعداد شاخه و طول شاخه)، فیزیولوژیکی (وزن تر، وزن خشک) و بیوشیمیایی (محتوای هایپرسین) را در محیط تغییریافته نشان داد. همچنین، بررسی‌های هسیتولوژی در این مطالعه، بیانگر نمو غده‌های تیره بزرگ‌تر در محیط تغییریافته نسبت به محیط پایه بود.نتیجه‌گیری: براساس یافته‌های این تحقیق بر روی بیست جمعیت بومی hypericum perforatum در ایران، جمعیت خراسان شمالی دارای بالاترین شاخص‌های مورفولوژیکی (تعداد ساقه، طول ساقه)، فیزیولوژیکی (وزن تر، وزن خشک) و بیوشیمیایی (محتوای هیپریسین) در محیط کشت اصلاح شده بودند. همچنین، مطالعات بافت‌شناسی رشد بیشتری از غدد تیره را در محیط اصلاح شده نسبت به محیط پایه نشان داد.

investigation of morphological, physiological, histological characteristics and hypericine content of 20 populations of hypericum perforatum l. in vitro

background and objective: st. john’s wort, known as hypericum perforatum l., is a valuable medicinal plant in the hypericaceae family. its most common use is for its antidepressant properties. the active compounds hypericin and hyperforin in st. john’s wort and their proven therapeutic effects have made this plant one of the most valuable medicinal plants worldwide. hypericin, a major plant metabolite, has antiviral and anticancer effects. hypericin belongs to the naphthodianthrones family and is light-sensitive. it mainly accumulates in the dark-colored glands on the leaves and flowers of the plant, and its concentration ranges from 0.3% to 3.0% in the leaves and 1% to 14% in the flower buds, depending on the plant variety, height, light conditions, and season. hyperforin is another important compound of the phloroglucinols group found abundantly in st. john’s wort flowers, especially in the stamens and the fruit. however, it is also present in large amounts in the leaves. hyperforin content of 6.9% in flower buds, 8.5% in unripe fruit, and 5.1% in leaves has been reported. unlike hypericin, hyperforin accumulates in transparent glands. since hypericin and hyperforin depend on environmental conditions, asexual reproduction is preferred over sexual reproduction.methodology: in this study, 20 populations from 20 different regions of iran were collected and examined for micropropagation optimization. in addition to identifying the most suitable medium for micropropagation of these populations, the morphological, physiological, biochemical, and histological characteristics of them were also investigated. to prepare the modified culture medium, ½ ms salts, feeddha, b5 vitamins, and two g.l-1 glycine was used. the ms basal medium was used as a control after adjusting the ph to 8.5 and adding 8.6 g.l-1 agar, the desired medium, was distributed into culture vessels and autoclaved at 121°c and 2 bar pressure for 20 minutes. seven explants containing 1-2 buds were placed in each culture vessel. all cultures were incubated in a growth room with 8 hours of darkness and 16 hours of light at an intensity of 1500-2000 lux, a temperature of 25°c, and a relative humidity of 60-70% for four weeks. after the emergence of new shoots, data were collected on the number of branches, length of branches, fresh weight, and dry weight. high-performance liquid chromatography (hplc) was used to measure the hypericin content in the leaves of the plantlets.results: this study shows that changing the culture medium composition in most studied populations increases branch length and number. reducing the amount of mineral salts in the culture medium has affected the plant’s osmotic relationships to water and nutrient uptake. this and increased glycine concentration have created a better fine growth trend. this study showed that among twenty native es of iran, the north khorasan population had the highest morphological (shoot number, shoot length), physiological (fresh weight, dry weight), and biochemical (hypericin content) indices in the modified medium. also, histological studies in this study showed a larger growth of dark glands in the modified medium than in the basal medium.conclusion: based on the findings for twenty native populations of hypericum perforatum in iran, the north khorasan population had the highest morphological (shoot number, shoot length), physiological (fresh weight, dry weight), and biochemical (hypericin content) indices in the modified medium. also, histological studies showed a larger growth of dark glands in the modified medium than in the basal medium.