بررسی خصوصیات ژنتیکی و روشهای اصلاحی در گیاه دارویی آویشن (Thymus sp)

.

کامران سمیعی- عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کنگاور

.

در میان گیاهان دارویی، برخی جنس ها و گونه‌ها از اهمیت بیشتری برخوردارند که عمدتاً بدلیل دارا بودن ترکیبات فیتوشیمیائی و متابولیتهای فراوان و مختلف در آنهاست. گیاه آویشن (Thymus sp) از جمله این گیاهان می‌باشد که با دارا بودن بیش از ۲۰ نوع ترکیب شیمیائی شناخته شده و موثر، در زمره مهمترین گیاهان داروئی به شمار می‌رود (۲۴و۲۳،۱۵،۱۳). جهت اصلاح گیاهان دارویی در راستای افزایش کمی و کیفی آنها، شناخت صحیح از اساس ژنتیکی و سیستم باروری آن ضروری می‌باشد. امروزه علاوه‌ بر روش های سنتی (متداول) اصلاحی، روشهای نوینی مانند انتقال ژن (ترانسفورماسیون یا مهندسی ژنتیک) و کشت بافت و سلول نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. (۱۱). با توجه به اهمیت موضوع، در مقاله حاضر سعی شده است به طور مختصر به خصوصیات ژنتیکی و سیتوژنتیکی گیاه آویشن پرداخته شود، ضمن اینکه به روشهای اصلاحی آن نیز اشاره شده است.

  خصوصیات گیاه‌شناسی:

جنس آویشن Thymus sp در سال ۱۷۳۵ میلادی توسط لینه مورد شناسائی و طبقه‌بندی قرار گرفت که شامل گروه بزرگی از گیاهان داروئی با ساقه‌های چوبی است (۱۲). آویشن با نام عمومی Thyme گیاهی دولپه متعلق به خانواده Labiatae (نعناعیان) و زیر خانواده Nepetoidae است که به صورت گیاهی چندساله با ارتفاع ۲۰ تا ۵۰ سانتیمتر و گلهائی با رنگ سفید تا ارغوانی دارای میوه‌ای به شکل فندقه با پوستی صاف یافت می‌شود (۲۹و۲۳،۲۴،۲۸). نام آویشن از واژه یونانی “courage”  به معنی شجاعت گرفته شده است (۱۳).

بیش از ۵۰ گیاه مختلف آویشن نامیده می‌شوند که بیشتر آنها به جنس Thymus تعلق دارند اما بعضی از آنها جزء خانواده Lamiacaea هستند. مهمترین کشورهای تولید کننده آویشن اسپانیا و ترکیه می‌باشند که تمامی تولید این گیاه به صورت وحشی صورت می‌گیرد. فرانسه، مجارستان و هلند نیز از نظر تولید در مقامهای بعدی قرار دارند (۱۸).

سازگاری و مناطق پراکنش:

گونه آویشن به خوبی به شرایط گرم و خشک سازگاری داشته و بطور وسیعی در نواحی نیمه‌خشک پراکنده است (۱۵). گیاهی نوردوست بوده و در خاکهای فقیر و قلیائی قادر به رشد است. نسبت به خشکی مقاوم بوده و تا دمای ۱۵ درجه سانتیگراد زیر صفر را تحمل می‌کند. تکثیر در این گیاه به وسیله بذر و قلمه‌های ساقه و ریشه انجام پذیر است و به صورت وحشی بر روی صخره‌ها تا ارتفاع ۲۵۰۰ متری از سطح دریا یافت می‌شود (۲۸).

مبدا اصلی این گیاه نواحی مدیترانه‌ای است (۲۹و۸،۱۲،۱۳،۲۸) اما برخی منابع منشاء آن را به شمال آفریقا و قسمتهائی از آسیا نیز مربوط می‌دانند. آویشن در نواحی کوهستانی کشور اسپانیا به فراوانی یافت می‌شود و گونه‌های مختلفی از آن بومی ایران بوده که نامهای مختلفی دارند و از دیرباز مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند (۳و۲).

مواد شیمیائی موثره و خواص درمانی آویشن:

گیاهان منبع غنی از متابولیتهای ثانویه‌ با خواص داروئی و معطر هستند. حداقال ۱۰۰۰۰۰ متابولیت مختلف در ۵۰۰۰۰ گونه گیاهی شناسائی شده و سالانه ۴۰۰۰ نوع جدید کشف می‌شود (۱۷و۱۰). در سالهای اخیر مطالعات فراوانی برای شناسائی ترکیبات شیمیائی و خواص آنها در گیاهان داروئی و خصوصاً جنس آویشن صورت گرفته است (۲۴). آویشن تاریخچه مصرف داروئی، غذائی، ضدعفونی کنندگی و خوشبو کننده طولانی مدتی دارد و در مطالعات فراوانی به ترکیبات شیمیائی آن پرداخته شده است (۲۸و۱۳،۱۴،۱۵،۲۴). مواد شیمیائی تشکیل دهنده آویشن عمدتاً به دو گروه فلاونیدها و روغن آن تقسیم بندی می‌شوند. فلاونیدها شامل تیمونین، ایزوتیمونین، تیموزین، فلاونول‌ها و لوتولین بوده و ترکیبات اصلی روغن گرفته شده از آویشن شامل تیمول (۴۰%)، کارواکرول (۱۵-۲%) و کامفور (۱۵-۱%) می‌باشند. البته از سایر مواد تشکیل دهنده آویشن می‌توان به تاننها، ساپونینها، سرفیلین، و رزماریک اسید اشاره کرد (۲۸و۸،۲۳). عمده ترکیبات شیمیائی و داروئی آویشن در برگهای این گیاه وجود داشته و همین قسمت از گیاه معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرد (۱۳).

مواد تشکیل دهنده آویشن خاصیت ضدعفونی کننده (ضد باکتری و ویروس‌ها)، آنتی‌اکسیدانی، ضداسپاسمی و خلط‌آور دارند (۷و۱). تیمول موجود در آویشن خاصیت ضد انگلی قوی داشته و در خمیردندانها کاربرد فراوانی داشته و در مبارزه با کرمهای قلابدار و آسکاریس و درمان انواع روماتیسم موثر است. علاوه‌بر خواص داروئی، از آویشن در صنایع غذائی به فراوانی استفاده می‌شود و در کتابهای تغذیه متعدد، روشهای استفاده از آن توضیح داده شده است (۱۳و۱،۷).

گلدهی و گرده‌افشانی:

اولین قدم در اصلاح یک گیاه، شناخت و درک صحیح از نحوه گرده‌افشانی و باروری در آن است و روشهای اصلاحی براساس نوع باروری متغیر خواهند بود. اغلب گونه‌های جنس آویشن به گروه گیاهان Gynocioecious تعلق دارند (۲۶). گرده‌افشانی در آویشن به صورت Entomophilous بوده و گلهای معطر آن توسط حشرات ریز و زنبورهای کوچک گرده‌افشانی می‌شوند(۱۳و۱،۷). آویشن دارای پایه‌های (گلها) ماده و دوجنسه بوده و گلهای ماده بطور محسوسی کوچکتر گلهای دوجنسه هستند و این اختلاف اندازه در گونه‌های مختلف متفاوت می‌باشد (۲۷).

درصد گلهای دوجنسه در جوامع مختلف به طور متوسط ۶۰% می‌باشد که این گلها از نظر ژنتیکی کاملاً خودسازگار هستند، با این وجود خودگشنی بندرت صورت می‌گیرد و میزان آن بین ۰% تا ۵۰% گزارش شده است (۲۶و۱۹). در این گیاه خصوصیات جنسی گل توسط ژنهای هسته‌ای و سیتوپلاسمی کنترل می‌شود (۹) و تنوع بسیار بالائی از نظر درصد گلهای نرعقیم از ۵% تا ۹۵% مشاهده می‌شود که براساس مطالعات انجام گرفته صفت نرعقیمی در آویشن به صورت ژنتیکی-سیتوپلاسمی کنترل می‌شود (۱۹).   

تاکسونومی و گونه‌های آویشن:

از نظر رده‌بندی جنس آویشن بسیار پیچیده بوده و طبقه‌بندی آن بسیار مشکل است. که این موضوع بدلیل فراوانی گونه‌ها و نبود ناسازگاری ژنتیکی بین این گونه‌هاست (۱۵و۱۴). تاکنون بیش از ۳۰۰ گونه مختلف از این جنس شناسائی شده است که در این میان بیشترین میزان تنوع گونه‌ای، در نواحی از اسپانیا و ترکیه مشاهده می‌شود بطوریکه بیش از ۶۰ گونه مختلف در این نواحی جمع‌آوری شده است (۱۸).

تلاقی‌های بین گونه‌ای و اینترگرسیون موفق در جنس آویشن، مهمترین عامل تنوع گونه‌ای در این جنس بوده و نتایج دورگ‌گیری، اغلب از نظر خصوصیات ظاهری و ژنتیکی حالت بینابینی داشته و یا حالت چند گانه‌ای را نشان می‌دهند (۱۵). از مهمترین گونه‌های این جنس می‌توان به T. vulgaris (آویشن باغی یا کوهی)، T. zygis، T. aestivus،، T.fragrantissumus، T. neiceffii ، T. hymalis و T. loscosii اشاره نمود (۲۵و۱۲). این گونه‌ها از نظر خصوصیات ژنتیکی بسیار شبیه بوده و خصوصیات ظاهری مشابه‌ای را نشان می‌دهند.

  در تصویر شماره ۲ شمای کلی منشاء برخی از گونه‌ها و ارتباطات بین گونه‌ای در جنس آویشن نمایش داده شده است. همانطوری که در تصویر مشخص شده، گونهT. aestivus از پلی‌پلوئیدی گونه T. vulgaris مشتق شده است (۱۲).

   تصویر شماره۲: شمای کلی منشاء برخی از گونه‌ها و ارتباطات بین گونه‌ای در جنس آویشن(نقل از منبع شماره۱۲)

سیتوژنتیک آویشن:

مطالعات سیتوژنتیکی در گیاهان، بعنوان ابزار ارزشمندی برای شناسائی مواد ژنتیکی در جهت ایجاد تلاقی‌های بارور و طبیعی به کار می‌روند (۵). ۳۰ تا ۸۰ درصد گیاهان عالی پلی‌پلوئید بوده و این خصوصیت مهمترین عامل ایجاد کننده گونه‌ها و تکامل گیاهان است (۱۹). در جنس آویشن دو سطح پلوئیدی دیپلوئید و تتراپلوئید و ۵ ژنوم مختلف (۲n=28, 30, 54, 56, 58) یافت شده است. به عقیده مورالس، پایه کروموزومی در جنس آویشن n=7 بوده که بعداً به n=14 و n=15 افزایش یافته است ().در مطالعات متعددی که بر روی آویشن صورت گرفته است، سطوح پلوئیدی متفاوتی در گونه‌های مشابه گزارش شده است که این موضوع بیانگر این مطلب است که پلوئیدی در این جنس به فراوانی رخ می‌دهد (۱۹و۱۲).

گونه‌های تتراپلوئید با n=56, 58 کروموزوم احتمالاً از دو برابر شدن ژنوم گونه‌های دیپلوئید (۲n=28) و هیبریداسیون دو گونه با گامتهائی با n=14 و n=15 کروموزوم وسپس دو برابر شدن تعداد کروموزومهای هیبرید مورد نظر به وجود آمده‌اند (۱۹). در همین راستا در مطالعه النا-روزیلو (۱۵) تعداد کروموزوم‌های گونه T. vulgaris (2n=30)، گونهT. zygis (2n=28) و گونه T. aestivus (بیشتر از ۶۰ عدد) گزارش شده است.

تنوع ژنتیکی در آویشن و اهمیت آن:

اصلاح‌نباتات موفق برپایه انتخاب دقیق از درون جوامع متوع گیاهی بوده و تنوع ژنتیکی به عنوان مهمترین عامل در انتخاب یک فرد، از اهمیت فراوانی برخوردار است. مطالعات اندکی بر روی تنوع ژنتکی گیاهان داروئی صورت گرفته است و مصرف روزافزون این گروه از گیاهان به صورت وحشی از رویشگاه‌های طبیعی، سبب کاهش ذخیره ژنتیکی (ژرم‌پلاسم) آنها شده است () بطوری که در حال حاضر بین ۴۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ گونه از گیاهان داروئی در خطر انقراض قرار دارند (۲۱و۱۱،۱۶).

مطالعات اولیه در رابطه با تنوع و خصوصیات ژنتیکی جنس آویشن در سال ۱۸۷۷ میلادی توسط داروین صورت گرفت (۲۶). آویشن از نظر ترکیبات شیمیائی و صفات مورفولوژیکی دارای تنوع بسیار بالائی است (۲۹). در همین رابطه در مطالعه‌ای که توسط پوژال و همکاران (۱۹) برروی تنوع ژنتیکی جمعیت‌های مختلف گونه T. loscosii صورت گرفت، تنوع ژنتیکی بسیار بالائی بین این جمعیت‌ها مشاهده شد و این تنوع به پلی‌پلوئید بودن این گونه ارتباط داده شد که سبب افزایش قدرت باروری و سازگاری آن شده است. بطور کلی پلی‌پلوئیدی به دلیل افزایش هتروزیگوسیتی و تنوع ژنتیکی، تولید بیشتر آنزیمها، ایجاد صفت چندساله بودن و افزایش تنوع بیوشیمیائی، سبب موفقیت گیاه آویشن در رویشگاه‌های طبیعی خود شده است (۱۹و۱۵).

روشهای اصلاحی در گیاه داروئی آویشن:

اصلاح ژنتیکی صفات کمی و کیفی گیاهان داروئی در سلامتی جوامع بشری از اهمیت فوق‌العادی برخوردار بوده و رشد سالیانه ۵ تا ۱۵ درصدی مصرف آنها، اصلاح آنها را ضروری ساخته است. اصلاحگران نبات تغییر و بهبود خصوصیات شیمیائی، بر میزان اثر بخشی خاصیت درمانی آنها موثر بوده‌اند (۱۴). تولید و باروری، صفات مهم هستند که توسط روشهای متداول (سنتی) نظیر انتخاب مستقیم براساس صفات ظاهری، قابل اصلاح هستند. انتخاب روش ابتدائی بسیار مناسبی در اصلاح گیاهان داروئی است. انتخاب زمانی موفق است که شیوه مناسبی جهت تشخیص صفات مطلوب و موردنظر وجود داشته باشد. امروزه با استفاده از روشهای متداول توانسته‌اند به افزایش یا کاهش ترکیبات شیمیائی در گیاهان داروئی به موفقیت‌هائی دست یابند (۱۱).

استفاده از تکنیکهای نوین اصلاحی در جهت بهبود گیاهان داروئی در آینده ضروری به نظر می‌رسد. این روشها برای تامین سطوح مناسبی از کربوهیدراتها، ترکیبات ارگانیک (ویتامینها)، مواد معدنی و تنظیم کننده‌های رشد به منظور دستیابی به حداکثر رشد و تکثیر گیاهان داروئی طرح‌ریزی می‌شوند (۲۰). امروزه اصلاح عملکرد گیاهان داروئی توسط روشهای متداول به دلیل زمان بر بودن و سرعت زیاد نابودی منابع ژنتیکی مورد تردید بوده و پیشرفت‌های اخیر تحقیقات ژنوم گیاهی، ریزازدیادی و انتقال ژن به سبب درک بهتری از خواص ژنتیکی پیچیده و شناسائی روشهای بیوسنتزی متابولیت‌های ثانویه در گیاهان داروئی، به فراوانی مورد استفاده قرار گرفته است (۱۷و۱۰).

روشهای نوین اصلاحی سبب شده که فرصتهای جدیدی برای اصلاح این ژنوتیپ‌ها توسط نشانگرهای مولکولی به وجود آید (۱۷و۱۰). ریزازدیادی و کشت بافت گیاهی به منظور تولید بسیاری از ترکیبات ثانویه در گیاهان داروئی پیشرفت چشمگیری داشته است و تکثیر گیاهان داروئی توسط ریزازدیادی از منابع مختلفی از ریز نمونه‌ها (Explant) به همراه سایر روشهای بیوتکنولوژی به منظور اصلاح از طریق تنوع سوماکلونالی در حال پیشرفت است (۲۰). با این وجود به دلیل کمبود اطلاعات راجع به نیازهای محیطی و مطلوب سازی شرایط کشت، استفاده از این روشها مشکل است (۱۱).

دستکاری ژنتیکی توالی DNA روش جدیدی برای تغییر بیان ژنی در گیاهان است. استفاده از روشهای مهندسی ژنتیک و ترانسفورماسیون ژنی در اصلاح گیاهان گیاهان داروئی و معطر به منظور تغییر مسیر بیوسنتزی متابولیتها برای تولید دارو، آفت‌کشها یا غذا رو به افزایش است. بطور مثال انتقال ژن در گونه‌هائی از خانواده نعناعیان به منظور تغییر مسیر بیوسنتزی تولید روغن و بهبود مقاومت گیاه به تنشهای زنده و غیر زنده بوده است (۱۱).

نتیجه‌گیری کلی:

اصلاح آویشن به دلیل تنوع ژنتیکی وسیع و دارا بودن گونه‌های فراوان و همچنین نبود موانع ژنتیکی در هیبریداسیون موفق بین آنها، می‌تواند توسط روشهای اصلاحی متداول نظیر انتخاب (توده‌ای یا تک گیاه) به سادگی صورت پذیرد. علاوه‌بر این روشهای نوین نظیر ریزازدیادی، نشانگرهای مولکولی و دستکاری ژنتیکی در جهت بهبود و تغییر کمی و کیفی این گیاه کاربرد دارند. اما بدلیل نبود مطالعات کافی و شناخت اندک از شرایط و نیازهای این گیاه، استفاده از این روشها به کندی پیش می‌رود. لذا موفقیت در این مسیر نیازمند مطالعه و پژوهش فراوان دارد.

منابع:

۱- برزگر، س. (۱۳۸۱). شناسائی ترکیبات موجود در اسانس گیاهان کشت شده Zataria multiflora به روش GC/MS و بررسی اثرات ضد ویروسی آنها. پایان‌نامه دکتری، دانشگاه علوم پژشکی تهران.

۲- خرمی، ب. (۱۳۷۹). تعیین ترکیبات موجود در اسانس دو نمونه آویشن غیر معمول (T. pubescens) استخراج شده با روشهای تقطیر آب و بخار آب. پایان‌نامه دکتری، دانشگاه علوم پژشکی تهران.

۳- زرگری، ع. گیاهان داروئی، انتشارات دانشگاه تهران.

۴- سرابی، م.، نیازمند، ر، و عابدی‌نیا، ا. (۱۳۸۷). تاثیر اسانس بر فعالیت لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، باکتری آغازگر ماست پروبیوتیک. هجدهمین کنگره ملی صنایع غذائی، مشهد.

۵- سمیعی، ک.، درویشیان؛ ع. (۱۳۸۷). بررسی مقدماتی توده‌های بومی شبدر ایرانی از نظر خصوصیات سیتوژنتیکی. اولین همایش گیاهان علوفه‌ای غرب و جنوب غرب کشور، دزفول.

۶- ضیائی، س. ع. (۱۳۸۱). تاریخچه طب گیاهی. فصلنامه گیاهان داروئی. شماره دوم.

۷- منصف، ا. ۱۳۸۲٫ بررسی اثرات طعم بخشی و ضد میکروبی ادویه های آویشن و میخل علیه باکتریهای بیماری زا. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه شیراز.

۸-Behnia, m., andetal. 2008. Inhibitory effect of IranianThymus vulgarison in vitro groth of Entamoeba histolytica. Korean. J. Parasitol. 46(3): 153-156.

۹-Belhassen, E., andetal. 1993. Mitocondrical genome ofThymus vulgarisis highly polymorphic between and among naturalpopulations. Heredity. 71: 462-472.

۱۰-British herbal medicine assassination. 1983. British herbalpharmacopeias, Bornemouth,  Devon.

۱۱-Conter, P. H., andetal. 2005. Bringing medicinal plantsinto cultivation: Opportunities and challenges for biotechnology. Trend inbiotechnology. 23: 180-185.

۱۲-Elena-roselo, J. A. 1981. Cytoplasmi and evolutionary studiesinThymus.  Anal. J. Bot. 38(1): 51-59.

۱۳-Grieve, M., andetal. 2008. A modern herbal Thyme. http:/botanical.com/botanical/mgmb/t/thygar.html 

۱۴-Hexley, A. 1992. The new RHS dictionary of gardening. Mac Millan Press.

۱۵-Horwrth, a. b., andetal. 2099. Chemicalcharacterization of wild population ofThymusfrom different climaticregion in southern Spain. Bio. Sys. Eco. 36: 117-133.

۱۶-Khanuja, J. andetal. 2000. Assessment of geneticrelationships inMenthaspecies. Euphytica. 111: 121-125.

۱۷-Kumar, J., andetal. 2008. Molecular approachesfor improvement of medicinal and aromatic plants. Plant. Biotech. Adv. 18: 91-120.

۱۸-Lange, D. 1998. Europe, s medicinal and aromatic plants: Their use, trade and conservation,.Cambridge. 

۱۹-Lopez-Pujol, J., andetal. 2004. Allozyme diversity inthe tetrapoloid endemicThymus loscosii (Lamiaceae). Anal.. Bot. 93: 323-332.

۲۰-Rout, G. R., andetal. 2000. In vitro manipulation andprorogation of medicinal plants. Biotechnology Advances. 18: 91-120.

۲۱-Sarwt, M., andetal. 2008. Analysis of genetic diversitythrough AFLP, ISSR and RAPD markers inTribulus terrestris. Plant. Cell. Rep. 27: 519-528.

۲۲- Scharz, K, and Ernest, H. 1996. evolution of antoxidativeconstituent fromThyme. J. Sci. Food. Agric. 70: 217-223.

۲۳-sezen tansi, m. o. 1998. Drug yield and essential oil ofThymus vulgarisas in influenced by ecological on ontogeneticalvariation. Tr. J. Agri. For. 22: 537-542.

۲۴-Soto-mencivil, E. A., andetal. 2006. Chemicalcomposition and fungicidial activity fthe essential oil ofThymusvulgarisagainstAlternaria citri. www. E.gnosis.ug.mx.vol.4, Art.16.

۲۵-Tarayre, m., andetal. 1997. The spatial geneticstructure of cytoplasmic and nuclear markers within and among populations of thegynodioeciousThymus vulgarisin southern France. Anal. J. Bot. 8(12): 1675-1684.

۲۶-Tarayre, M., and Thompson, J. D. 1997. Population structure ofthe gynodioeciousThymus vulgaris (Labiatae) in southern France. J. Evoul. Bio. 10: 157-174.

۲۷-Thompson, J. d., andetal. 2002. Genetic variation forsexual dimorphism in flower size within and between of gynodioeciousThymusvulgaris. J. Evol. Biol. 11: 362-372.

۲۸-Thyme. 2007. www.fitoterapia.net.

۲۹-verent, P. H., and etal. 1986. Genetic control of the oilcontent inThymus vulgaris.: a case polymorphism in a biosynthetic chain. Genetica. 69: 227-231.

/