Iranian Journal of Horticultural Science and Technology

fa پروفایل مقایسه ای متابولیت های ثانویه در ساقه و برگ‌ همیشه بهار Calendula officinalis L.)) Comparative Profile of Secondary Metabolites in Stem and Leaf of Pot Marigold (Calendula officinalis L.) گیاهان دارویی Medicinal plants پژوهشي Research گل همیشه‌بهار (Calendula officinalis L.) علاوه بر ارزش زینتی، به دلیل خواص درمانی گسترده، کاربرد فراوانی در طب سنتی و صنایع داروسازی دارد. اندام های مختلف این گیاه دارای متابولیت های ثانویه  متنوعی با ترکیب و غلظت های متفاوت هستند که نقش مهمی در ویژگی های دارویی آن ایفا می کنند. با وجود انجام پژوهش های متعدد بر روی ترکیبات متابولیتی گل های همیشه بهار، اطلاعات موجود درباره  سایر اندام های رویشی هوایی گیاه، محدود است. ازاین‌رو، پژوهش حاضر با هدف شناسایی مستقل و مقایسه ترکیبات آلی فرار (VOCs) در برگ و ساقه گیاه همیشه‌بهار و ارزیابی ظرفیت دارویی این اندام‌ها به‌عنوان منابعی از ترکیبات زیست‌فعال ارزشمند انجام شد. گیاهان در شرایط گلخانه‌ای و در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار کشت شدند. پروفایل ترکیبات آلی فرار برگ و ساقه با استفاده از روش HS-SPME-GC-MS تعیین و مقایسه شد. در مجموع، 173 متابولیت آلی فرّار ازخانواده ترپن‌ها و ترپنوئیدها، آلدهیدها، ترکیبات آروماتیک، استرهای اسید چرب، هیدروکربن‌ها و کتون‌ها در هر دو بافت شناسایی شدند. مقایسه دو بافت برگ و ساقه نشان داد که 73 و 75 متابولیت ختصاصی به ترتیب به طور اختصاصی در برگ و ساقه تجمع یافته اند، درحالی که تنها 25 متابولیت بین هر دو بافت مشترک بودند. نتایج آنالیزهای چندمتغیره، شامل PCA<a href="#_ftn1" name="_ftnref1" title="">[1]</a> و PLS-DA<a href="#_ftn2" name="_ftnref2" title="">[2]</a> جدایی کامل و وابسته به بافت برگ و ساقه را نشان داد، به طوری که مؤلفه اول بیش از 98٪ واریانس کل داده‌ها را تبیین کرد. مطالعات دقیق تر نشان داد که متابولیت هایی نظیر beta-Pinene، Methyl salicylate، Benzaldehyde و Caryophyllene در برگ فراوانی بیشتری داشتند، در حالی که Thymol، alpha-Caryophyllene، Heptanal و delta-Selinene عمدتاً در ساقه تجمع یافته بودند. آنالیز شبکه همبستگی نشان داد که در برگ‌، متابولیت هایی نظیر beta-Myrcene و beta-Pinene با سایر ترپن‌ها همبستگی مثبت قوی داشتند، در حالی که در ساقه، Thymol و alpha-Caryophyllene با متابولیت‌های اختصاصی ساقه شبکه‌ای هماهنگ تشکیل دادند. در مجموع نتایج پژوهش حاضر نشان داد که برگ و ساقه گیاه همیشه بهار دارای متابولیت های ثانویه متنوع و ارزشمندی با سازمان دهی متابولیکی اختصاصی هستند. شناسایی این الگوی متابولیتی، مبنای علمی مناسبی برای استخراج هدفمند ترکیبات موثره و توسعه فرآورده های دارویی و آرایشی-بهداشتی فراهم می کند و در عین حال، با بهره برداری از اندام‌های رویشی کم‌مصرف، به ارزش‌افزوده گیاه همیشه بهار و کاهش ضایعات گیاهی کمک خواهد کرد <div> </div> <div style="text-align: justify;">Pot marigold (Calendula officinalis L.) is widely valued not only as an ornamental plant but also for its extensive therapeutic applications in traditional medicine and the pharmaceutical industry. Different organs of the plant contain diverse secondary metabolites with distinct compositions and concentrations, contributing to their broad pharmacological potential. Although numerous studies have investigated the metabolic composition of pot marigold flowers, limited information is available regarding the other aerial vegetative organs. Therefore, the present study aimed to identify and compare the volatile organic compounds (VOCs) in leaf and stem tissues to evaluate their potential as source of pharmacologically valuable compounds. Plants were grown under greenhouse conditions in a completely randomized design with three replications, and VOCs were analyzed using headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography–mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). A total of 173 VOCs including terpenes and terpenoids, aldehydes, aromatic compounds, fatty acid esters, hydrocarbons, and ketones were identified across both tissues. Comparative analysis revealed 73 and 75 tissue-specific metabolites in the leaves and stems, respectively, whereas only 25 metabolites were common to both tissues. Multivariate analyses, including principal component analysis (PCA) and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA), demonstrated a clear tissue-dependent separation, with the first principal component explaining over 98% of the total variance. Further analysis of tissue-specific metabolite accumulation showed that <m:omath><m:r>β</m:r></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAoAAAAWCAIAAAB2RJoKAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAK9JREFUKFNj/P//PwNuwIRHDihFRek7E9OtGSHAOn072Fqg0yDg9gQrBoa0bbeR2EBXw2S3pYEk0XkwaeyyMN1Isre3pVkxWEENgugG2QsSAKmySpsAth8MwNIgWSuoIFAz3IVQaVSLkRWDQm37hlkMaQGesOC9fe0YIqShHkYxG24TyG6g0UDnAJ0LAUBHIzsN1WK4myEMpju3riBbjBa/TFtXHbPSUsUV64wDmFoAWhPtZCF4hf4AAAAASUVORK5CYII=" style="width:7.5pt; height:16.5pt" > -Pinene, Methyl salicylate, Benzaldehyde, and Caryophyllene were more r abundant in leaves, whereas Thymol, <m:omath><m:r>α</m:r></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAoAAAAWCAIAAAB2RJoKAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAIJJREFUKFPdkbEVwjAMRM+MJe8jr5NsQmVtwAg09i5Cp4QABfREhZ/ufet8Ty7uju91+cEC/T+ettZaWLUZYC2adQKxFveugGgf0Y5FRFUgCxVxwlTPq4cMTKp9h5x+k0j9OftSvi31dh9xTmv1ivCKssaEGa3Tj9n4fpofduWsH/oA93N4xuA9xhkAAAAASUVORK5CYII=" style="width:7.5pt; height:16.5pt" > -Caryophyllene, Heptanal, and <m:omath><m:r>δ</m:r></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAkAAAAWCAIAAACdcyEJAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAKpJREFUKFNj/P//PwMOwIRLAihOBbk7E9OtGcHAOn37HZBdQLdAwLY0BqsJt4GM20AWA0PattsI+1S1rI5duw0UVfGcCZZVQegDaphgBVIONwmmD2RZN0PNNq0W1fTtMH+BVEE0wK2FsYFmgmQgroC5CSrJxHBn66pjVmHeKpgBhBEu2zfMYrDSUgWrBHsMZibMaxDTwX7YlmYFNdHKCskTjAMXRxgeJDfeAYHSjvYqUpxBAAAAAElFTkSuQmCC" style="width:6.75pt; height:16.5pt" > -Selinene were predominantly accumulated in stems. Correlation network analysis revealed that <m:omath><m:r>β</m:r></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAoAAAAWCAIAAAB2RJoKAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAK9JREFUKFNj/P//PwNuwIRHDihFRek7E9OtGSHAOn072Fqg0yDg9gQrBoa0bbeR2EBXw2S3pYEk0XkwaeyyMN1Isre3pVkxWEENgugG2QsSAKmySpsAth8MwNIgWSuoIFAz3IVQaVSLkRWDQm37hlkMaQGesOC9fe0YIqShHkYxG24TyG6g0UDnAJ0LAUBHIzsN1WK4myEMpju3riBbjBa/TFtXHbPSUsUV64wDmFoAWhPtZCF4hf4AAAAASUVORK5CYII=" style="width:7.5pt; height:16.5pt" > -Myrcene and <m:omath><m:r>β</m:r></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAoAAAAWCAIAAAB2RJoKAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAK9JREFUKFNj/P//PwNuwIRHDihFRek7E9OtGSHAOn072Fqg0yDg9gQrBoa0bbeR2EBXw2S3pYEk0XkwaeyyMN1Isre3pVkxWEENgugG2QsSAKmySpsAth8MwNIgWSuoIFAz3IVQaVSLkRWDQm37hlkMaQGesOC9fe0YIqShHkYxG24TyG6g0UDnAJ0LAUBHIzsN1WK4myEMpju3riBbjBa/TFtXHbPSUsUV64wDmFoAWhPtZCF4hf4AAAAASUVORK5CYII=" style="width:7.5pt; height:16.5pt" > -Pinene exhibited strong positive correlations with other terpenes in leaves, while Thymol and <m:omath><m:r>α</m:r></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAoAAAAWCAIAAAB2RJoKAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAIJJREFUKFPdkbEVwjAMRM+MJe8jr5NsQmVtwAg09i5Cp4QABfREhZ/ufet8Ty7uju91+cEC/T+ettZaWLUZYC2adQKxFveugGgf0Y5FRFUgCxVxwlTPq4cMTKp9h5x+k0j9OftSvi31dh9xTmv1ivCKssaEGa3Tj9n4fpofduWsH/oA93N4xuA9xhkAAAAASUVORK5CYII=" style="width:7.5pt; height:16.5pt" > -Caryophyllene formed a coordinated network with stem-specific metabolites in stems. These findings demonstrate that leaves and stems possess diverse and valuable secondary metabolites with distinct tissue-specific metabolic organizations. Characterization of these metabolic profiles provides a scientific basis for the targeted extraction of bioactive compounds for the development of pharmaceutical and cosmetic products, while promoting the value of C. officinalis through the utilization of under-exploited vegetative organs and the reduction of plant waste.</div>   ترکیبات آلی فرّار (VOCs)؛ HS-SPME-GC-MS؛ متابولومیکس VOCs, HS-SPME-GC-MS, Metabolomics 211 224 http://journal-irshs.ir/browse.php?a_code=A-10-1083-1&slc_lang=fa&sid=1 Elahe tavakol الهه توکل elahetavakol@gmail.com 100319475328460011443 100319475328460011443 Yes دانشگاه شیراز mahshid bahmanyar مهشید بهمنیار m.bahmanyar92@gmail.com 100319475328460011444 100319475328460011444 No دانشگاه شیراز Fabrizio Araniti فابریتزیو آرانیتی fabrizio.araniti@unimi.it 100319475328460011445 100319475328460011445 No گروه علوم کشاورزی و محیط‌زیست، دانشگاه میلان، میلان، ایتالیا Mohammadtaghi Golmakani محمد تقی گلمکانی golmakani@shirazu.ac.ir 100319475328460011446 100319475328460011446 No دانشگاه شیراز