Assessing Diversity of Landraces of Dracocephalum moldavica from Northwest of Iran Using Agro-morphological and Phytochemical Traits

Document Type : Research Paper

Authors

1 PhD Student, Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran

2 Assistant Professor, Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

Abstract

Dracocephalum moldavica L. (Moldavian Balm) is a medicinal and aromatic plant which is consumed as an edible vegetable in Northwest of Iran. The present study was carried out to assess the diversity among 7 landraces (Cultivated populations) of D. moldavica, originated from east and west Azerbaijan provinces (Northwest Iran), based on 11 agromorphologic traits and phytochemical characteristics of essential oil. Populations including Naghadeh, Keshtiban, Topragh-Ghalae, Baghchajogh, Hokm-Abad, Jahangir and Shiraz-Valley were evaluated. Seeds of seven populations were cultivated in a field condition of Hamedan. The results from the assessment of the agro-morphological traits showed significant differences among populations in ten traits studied. The essential oil contents, obtained from the plants, ranged from 0.03% to 0.12% based on leaf dry weight (w/w%). The highest essential oil percentage (0.12%) was determined for Hokm-Abad. In all, 27 compounds were identified in essential oils Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) in 7 populations. Geranyl acetate (19.85%-45.58%) was found to be the dominant component for all essential oils extracted from populations. Two grouping pattern resulted from two clustering analysis based on 11 agromorphologic traits and the compositions of essential oil. They divided the populations into two distinct groups but they did not match. The results of correlation analysis, based on agromorphologic traits and major compounds of essential oils, showed that the stem diameter, as the only morphological trait, was positively correlated with essential oil content. The findings of this research provide information that could be useful for better exploration and breeding programs of D. moldavica.

Keywords

Main Subjects

References

احمدیان یزدلی، م.، طالعی، د.، کردناییج، ع. و فرقانی اله آبادی، ا. ر. 1395. بررسی ساختار ژنتیکی جمعیت‌های بادرنجبویه (Melissa officinalis L.) براساس تجزیه مورفولوژیک. 24 مین کنگره بین‌الملی و کنگره ملی ژنتیک ایران، 6-1.
امیدبیگی، ر. 1386. تولید و فرآوری گیاهان دارویی. جلد دوم. انتشارات آستان قدس رضوی. مشهد. 348 صفحه.
بابالار، م.، خوش‌سخن، ف.، فتاحی‌مقدم، م. ر. و پورمیدانی، ع. 1392. ارزیابی تنوع مورفولوژیکی و بازده اسانس در برخی جمعیت‌های آویشن کوهی .(Thymus kotschyanus Boiss.) مجله علوم باغبانی ایران، 44 (2): 119-128.
برنا، ف.، امیدبیگی، ر. و سفیدکن، ف. 1386. اثر زمان­های مختلف کاشت بر رشد، عملکرد پیکر رویشی و مقدار اسانس گیاه دارویی (Dracocephalum moldavica L.). فصلنامة تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 23 (3): 307-314.
بیگدلو، م.، ناظری، و. و هادیان، ج. 1391. بررسی اثر برخی عوامل محیطی بر خصوصیات ریخت‌شناسی و میزان اسانس آویشن کرمانی (Thymus caramanicus Jalas). فصلنامة تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 28 (4): 756-766.
رضائی، م.، صفرنژاد، ع.، عرب، م.، علمداری، س. ب. ب. ل. و دلیر، م. 1395. بررسی تنوع مورفولوژیکی و میزان اسانس چندگونه آویشن (Thymus sp.) بومی ایران. نشریه علوم باغبانی (علوم و صنایع کشاورزی)، 30 (3): 383-394.
سلامتی، م. و یوسفی، م. 1393. ارزیابی تنوع عملکرد و صفات مورفولوژیکی برخی از ژنوتیپ‌های بادرشبو (Dracocephalum moldavica L.). مجله پژوهش‌های گیاهی (مجله زیست‌شناسی ایران)، 27 (1): 91-99.
شکرپور، م.، محمدی، س. ا.، مقدم، م.، ضیایی، س. ع. و جوانشیر، ع. 1387. تجزیة ارتباط نشانگرهای مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و نشانگرهای مولکولی AFLP در گیاه دارویی ماریتیغال (Silybum marianum). فصلنامة تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 24 (3): 278-292.
عبادی، ع.، مرشدلو، م. ر.، فتاحی‌مقدم، م. ر. و یزدانی، د. 1390. ارزیابی برخی جمعیت‌های گیاه گل‌راعی (Hypericum perforatum L.) با استفاده از خصوصیات اگرومورفولوژیک و ترکیبات غالب اسانس. فنآوری تولیدات گیاهی، 11 (1): 1-14.
محمدی، ر،. دهقانی، ح،. و زینلی، ح. بررسی تنوع ژنتیکی توده‌های مختلف بابونه  .Matricaria Chamomilla L.1393 با استفاده از صفات مورفولوژیک و فنولوژیک. نشریه زراعت (پژوهش و سازندگی)، 105: 63-74.
مظفریان، و. 1391. شناخت گیاهان دارویی و معطر ایران، انتشارات فرهنگ معاصر، تهران. 1444 صفحه.
یوسفی، ب.، قاسمپور، ح. ر.،  یوسفی، ب.، طبایی عقدایی، س. ر. و جایمند، ک. 1395. بررسی تنوع در ترکیب‌های شیمیایی اسانس 25 اکسشن گل‌محمدی کشت شده در استان کرمانشاه با استفاده از روش‌های آماری چند متغیره. دوماهنامه علمی-پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 32 (1): 98-114.
یوسف‌زاده، س. و سفیدکن، ف. 1395. بررسی صفات کمّی و کیفی بادرشبو (Dracocephalum moldavica L.) در رویشگاه‌های مختلفی از استان آذربایجان‌شرقی و غربی. فصلنامة تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 32 (4): 541-728.
Ahmad, I., Ahmad, M. S. A., Ashraf, M., Hussain, M. and Ashraf, M. Y. 2011. Seasonal variation in some medicinal and biochemical ingredients in Mentha longifolia (L.) Huds. Pakistan Journal of Botany, 43: 69-77.
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.
Azizi, A., Hadian, J., Gholami, M., Friedt, W. and Honermeier, B. 2012. Correlations between genetic, morphological, and chemical diversities in a germplasm collection of the medicinal plant Origanum vulgare L., Chemistry and Biodiversity, 9: 2784-2801.
Bagheri Khoulenjani, M. and Sadat Salamati, M. 2014. The study of seed yield and yield components in different populations of moldavian balm (Dracocephalum moldavica L.). International Conference on Agriculture, Food and Environmental Engineering (ICAFEE'2014), Jan. 15-16, Kuala Lumpur (Malaysia).
Bikdelu, M. 2012. Evaluation of morphological, genetic and phytochemical diversity of Thymus carmanicus. MSc. Thesis. Tehran University. 114p.
Canter, P. H., Thomas, H. and Ernst, E. 2005. Bringing medicinal plants into cultivation: opportunities and challenges for biotechnology. Trends in Biotechnology, 23 (4): 180-185.
Dastmalchi, K. 2008. Dracocephalum moldavica L. and Melissa officinalis L.: Chemistry and bioactivities relevant in Alzheimer’s disease therapy. Academic Dissertation. 87p.
Dmitruk, M. and Weryszko-Chmielewska, E. 2010. Morphological differentiation and distribution of non-glandular and glandular trichomes on Dracocephalum moldavicum L. shoots. Acta Agrobotanica, 63 (1): 11-22.
Dong, H., Jamzad, Z. and Xiang, C. 2015. Nepeta wuana (Nepetinae, Nepetoideae, Lamiaceae), A new species from shanxi, China. Iranian Journal of Botany, 21 (1): 13-18.
El-Baky, H. H. A. and El-Baroty, G. S. 2008. Chemical and biological evaluation of the essential oil of Egyptian moldavian balm (Dracocephalum moldavica L.). International Journal of Integrative Biology, 3: 202-208.
Hadian, J., Tabatabaei, S., Naghavi, M., Jamzad, Z. and Ramak-Masoumi, T. 2008. Genetic diversity of Iranian accessions of Satureja hortensis L. based on horticultural traits and RAPD markers. Scientia Horticulturae, 115 (2): 196-202.
Horn, T. 2014. Genetic food diagnostics - approaches and limitations of species level diagnostics in flowering plants. PhD Thesis. University of Karlsruher, Germany, 108p.
Kakasy, A. Z., Lemberkovics, E., Simandi, B., Lelik, L., Hethelyi, E., Antal, I. and Szoke, E. 2006. Comparative study of traditional essential oil and supercritical fluid extracts of Moldavian dragonhead (Dracocephalum moldavica L.). Flavor and Fragrance Journal, 21: 598-603.
Loziene, K. and Venskutonis, P. 2005. Influence of environmental and genetic factors on the stability of essential oil composition of Thymus pulegioides. Biochemical Systematics and Ecology, 33 (5): 517-525.
Maham, M., Akbari, H. and Delazar A. 2013. Chemical composition and antinociceptive effect of the essential oil of Dracocephalum moldavica L., Pharmaceutical Sciences, 18 (4): 187-192.
Mirzaie‐Nodoushan, H., Rezaie, M. B. and Jaimand, K. 2001. Path analysis of the essential oil‐related characters in Mentha spp. Flavour and Fragrance Journal, 16 (5): 340-343.
Mossi, A. J., Cansian, R., Paroul, N., Toniazzo, G., Oliveira, J. V., Pierozan, M. K., Pauletti, G., Rota, L., Santos, A. C. A. and Serafini, LA. 2011. Morphological characterisation and agronomical parameters of different species of Salvia sp. (Lamiaceae). Brazilian Journal of Biology, 71 (1): 121-129.
Najda, A., Kwiatkowski, S., Wolski, T. and Głowniak, K. 2011. Quality and quantitative of the yield of Dracocephalum moldavica L. part II. seeds. Annales Umcs, Horticultura, 21 (1): 6-14.
Rahimmalek, M. 2012. Genetic relationships among Achillea tenuifolia accessions using molecular and morphological markers. Plant Omics Journal, 5 (2): 128-135.
Riazi, A., Majnoun Hosseini, N., Naghdi Badi, H., Naghavi, M., Rezazadeh, S. and Ajani, Y. 2011. The study of morphological characteristics of St. John’s Wort (Hypericum perforatum L.) populations in Iran’s natural habitats. Journal of Medicinal Plants, 3 (39): 49-64.
Said-Al Ahl, H. A. H., Sabra, A. S., El Gendy, A. N. G., Aziz, E. E. and Tkachenko, K. G. 2015. Changes in content and chemical composition of Dracocephalum moldavica L. essential oil at different harvest dates. Journal of Medicinal Plants Studies, 3 (2): 61-64.
Sonboli, A., Gholipour, A., Mirjalili, M. H. and Amini Rad, M. 2011. Molecular characterization of Iranian Dracocephalum (Lamiaceae) species based on RAPD data. Acta Biologica Szegediensis, 55 (2): 227-230.
Zare Abyaneh, H., Yazdani, V. and Azhdari, K. H. 2009. Comparative study of four meteorological drought index based on relative yield of rain fed wheat in Hamedan province. Physical Geography Research Quarterly, 69: 35-49.
Volume 10, Issue 2
March 2019
Pages 1-16

Files

Share

How to cite

Statistics