بخشی از پاورپوینت
اسلاید 2 :
بهره برداری و فرآوری گیاهان دارویی و صنعتی
اسلاید 3 :
گیاهان و محیط آنها نظام پیچیدهای را تشکیل میدهند که در آن برهمکنشهای چندگانه بسیاری وجود دارند. این وفور ناشی از تعداد زیاد عوامل بیرونی برهمکنشکننده است که حیات گونه را تحت تاثیر قرار میدهند. میتوان گفت هیچ موجود زندهای در جهان وجود ندارد که مستقل از محیط باشد. از سوی دیگر محیط مجموعه پیچیدهای از عوامل است و برهمکنش این عوامل چنان پیچیده است که بهنظر میرسد که غیرممکن است بتوان یک تک جزء از این عوامل را تحت تاثیر سایر عوامل قرار نمیگیرد، جدا کرد.
تحقیقات انداکی درباره سازوکارهای واکنش گیاهان دارویی به عوامل محیطی صورت پذیرفته است. آنچه مسلم است، سازگاری اکوتیپهای مختلف یک گونه به محیطهای رشدی معین، خود عاملی در تغییر نوع و یا ترکیب متابولیتهای ثانویه است.
اثر محیط بر گیاهان دارویی
اسلاید 4 :
گیاهان دارویی مخازن غنی از متابولیتهای ثانویه یعنی مواد موثره اساسی بسیاری از داروها هستند. اگرچه طی رشد و نمو، کمیت کیفیت مواد موثره گیاهان دارویی با هدایت فرآیندهای ژنتیکی ساخته میشوند، ولی عوامل محیطی محل رویش، نقش عمدهای را در این میان بازی میکنند. بهطوریکه عوامل محیطی سبب بروز تغییراتی در رشد گیاهان دارویی و همچنین کمیت و کیفیت مواد موثره آنها نظیر آلکالوئیدها، گلیکوزیدها، استروئیدها، روغنهای فرار (اسانس) و امثال آن میشوند. بههمین دلیل میزان و ترکیب این مواد از نظر کمی و کیفی ثابت نیست و پیوسته بهدلیل نیازهای محیط و بقای گیاهان تغییر مییابد و انتخاب طبیعی به نفع گیاهانی با غلظت بالاتر این ترکیبات تمام می شود که نشان دهنده ارزش سازگاری بالاتری آنها خواهد بود.
اثر محیط بر گیاهان دارویی
اسلاید 5 :
برای مثال دیده شده است که گونههایی از ثعلب (Orchis.sp) در شرایط گرمسیری رفتار سایهپسند نشان میدهند و با تغییر اقلیم به سمت نیمهگرمسیری و معتدله، محیطهای پرنورتر را ترجیح میدهند و همگام با تغییر در محیط رشد، نوع و مقدار متابولیتهای ثانویه آنها نیز تغییر میکند. این مسئله اهمیت شرایط فراهم شده برای گیاه در نظامهای زراعی را بیش از پیش نمایان میکند.
شناخت نحوه پاسخ گیاهان دارویی به عوامل اقلیمی و محیطی همچنین در پیشبینی تغییرات احتمالی رشد و تولید متابولیتهای ثانویه این گیاهان در شرایط اقلیمی آینده نیز سودمند خواهد بود. بهویژه که انتظار میرود شرایط اقلیم و تاثیر آن بر سیستم گیاهی، اثرات زیادی بر میزان و ترکیب متابولیتهای ثانویه این گیاهان بهجای گذارد. پایش تغییرات آتروپین و اسکوپولامین در برخی گیاهان نشان میدهد که افزایش یافتن دیاکسید کربن یا درجهحرارت، غلظت یا تولید این ترکیبات گیاهی را تغییر خواهد داد.
اسلاید 6 :
یکی از مسائل مهم در روابط گیاهان دارویی و محیط، رفتار این گیاهان در شرایط مواجهه با تنشهای محیطی است. ویژگیهای دارویی در گیاهان، اغلب ناشی از وجود متابولیتهای ثانویهای است که گیاهان در محیطهای طبیعی خود در مواجهه با عوامل نامساعد خارجی (مانند تنش و رقابت) تولید میکنند و این مواد کارکرد خاصی در بقای گیاه در این شرایط دارند؛ بنابراین انتظار میرود که درصد یا نوع ترکیبات این مواد در شرایط طبیعی و تنشزا متفاوت با شرایط مساعد، مانند شرایط زراعی باشد. در حقیقت وجود مقادیر بالاتر از این متابولیتها در گونههایی خاص و تحت شرایط خاص محیطی، نشانگر توان بالقوه برخی از انوع گیاهان در تولید متابولیتهای ثانویه در واکنش به محدودیتهای اعمال شده از سوی محیط است. بههمین دلیل برخلاف اغلب محصولات زراعی معمول، ممکن است گیاهان دارویی در شرایط تنشزا حتی محصول بیشتر و در نتیجه بازدهی اقتصادی بیشتری پیدا کنند.
اسلاید 7 :
همانطور که در گیاه پروانش صغیر (Vinca minor L.) دیده شده است که اعمال تنش مصنوعی (بیشتر گرما و نور) شاید سبب افزایش آلکالوئیدهای آن تا 200 درصد شود. گرچه باید به تعادل بین افت زیستتوده در اثر تنش و افزایش (احتمالی) متابولیتهای ثانویه توجه داشت.
گستره وسیعی از عوامل غیر زنده دخیل در تنظیم بیوسنتز متابولیتهای گیاهی وجود دارد و گیاهان باید قادر باشند تا برای بقای خود تولید متابولیتها را مطابق با تغییر عوامل تنظیم کنند.
زیادتر بودن متابولیتهای دارویی در این دسته از گیاهان در شرایط تنشزا، مانند آنچه که در محیطهای خشک دیده میشود، را میتوان با بررسی برهمکنش سه عامل محیط (اکولوژی)، رفتار (فیزیولوژی) و وراثت (ژنتیک) توجیه کرد.
در چنین شرایطی، بروز یک وضعیت تنشزا در محیط موجب جریان اطلاعات به سوی گیاه و به نفع بقای آن میشود و درنتیجه یکسری متابولیتهای ثانویه در بافت، طی فرآیندهای فیزیولوژیک گیاه تولید میشوند.
اسلاید 8 :
این متابولیتها یا خود بهطور مستقیم به بقای گیاه کمک کرده و یا فرآورده جانبی، فرآیندهایی هستند که به افزایش خوپذیری گیاه منجر میشوند. در واقع افراد یک جمعیت گیاهی از راه تولید این متابولیتها که گاهی خاص یک گونه هستند، نه تنها مقاومت و سازگاری خود را در برابر تنشهای محیطی افرایش میدهند، بلکه حوزه پراکنش خود را نیز وسعت میبخشند. بههمین دلیل انتخاب طبیعی طی سالیان متمادی سبب شده که در گسترهای از شرایط تنشزا (برای مثال شرایط نامساعد زمینشناختی، خاکشناختی، اقلیمی و زیستی)، افزایشی در تعداد گیاهان غنی از ترکیباتی همچون اسانسها دیده شود.
تاثیر رویشگاه
بررسی میزان اسانس اکوتیپهای گیاهی جمعاوری شده از رویشگاههای مختلف نشان میدهد که اسانسها، هم از نظر کمی و هم از نظر کیفی (ترکیبهای سازنده)، نهتنها تحت تاثیر عوامل ژنتیکی هستند، بلکه بهشدت با شرایط اکولوژیکی مختلف نیز تاثیر میپذیرند و دلیل این امر نوسان فعالیتهای متابولیکی گیاه، تحت تاثیر عوامل مختلف محیطی است.
اسلاید 9 :
گاهی میزان این تغییرات در بین نمونههای متعلق به رویشگاههای مختلف به حدی بوده است که برخی ترکیبات تنها مختص به یکی از تودههای خاص یک منطقه بوده و در مورد ترکیباتی که در بین تودهها مشترک بودهاند نیز تفاوت زیادی از نظر درصد آنها وجود داشته است.
این تفاوت در نوع یا درصد اجزای متشکله اسانس بین جمعیتهای مختلف یک گونه شاید ناشی از تاثیر عوامل مختلف اکولوژیکی، جغرافیایی، اقلیمی، خاکی و ارتفاع رویشگاه باشد. اگرچه قسمتی از این پدیدهها مستقل از شرایط آب و هوایی محیط هستند و در ارتباط با تواناییهای دفاعی گیاهان در نظر گرفته میشوند، قسمتی نیز ناشی از وابستگی آنها به رژیم دمایی محیط و در ارتباط با تحمل به سرما و یخزدگی است. برای مثال دیده شده است که با افزایش ارتفاع رویشگاه، میزان درصد اسانس، مجموع ترکیبات و درصد کارواکرول گیاه آویشن کوهی (Thymus kotschyanus Bioss.) کاهش مییابد.
تاثیر رویشگاه
اسلاید 10 :
بسیاری از متابولیتهای ثانویه دارای کارکرد خاصی در جهت بقای گیاه در شرایط طبیعی هستند. برای مثال مشخص شده است که تولید اسانسها شاخصی از سازگاری گیاه به شرایط زیستگاه است.
نقش اسانسها در اهمیت بو منعکس شده است که شاید بهعنوان عامل محرک در جذب گردهافشانها یا محرکهای اعلام خطر برای دور کردن حشرات علفخوار عمل کند.
نقش اکولوژیکی اسانسها در برهمکنش گیاهان با عوامل محیطی بازتاب یافته است. این مواد به گیاه کمک میکنند تا با سهولت بیشتری با شرایط تنشهای محیطی از قبیل خشکی، تشعشع بسیار زیاد، دماهای بالا و مقادیر زیاد فلزات سنگین تطابق یابند.
یکی از مهمترین مسائل در رابطه با زراعی کردن گیاهان دارویی، امکان تغییر کیفیت و مقدار مواد موثر این گیاهان بهدلیل تغییرات اکولوژیکی و بالا بودن حاصلخیزی زمینهای زراعی است.
اسلاید 11 :
بدیهی است که محصول زراعی یک گیاه دارویی زمانی از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است که مقدار متابولیتهای آن به حد مطلوب رسیده باشد.
افزایش میزان اسانس در شرایط زراعی ممکن است بهدلیل فراهم بودن شرایط بهینه رشد و طولانیتر بودن دوره رشد باشد، زیرا گیاهان در شرایط رویشگاهی تحت فشار عوامل محدود کننده رشد، زودتر وارد مرحله گلدهی میشوند و دوره رشد کوتاهتری دارند.
هرچند اهلیسازی گیاهان دارویی همواره از نظر فنی امکانپذیر یا موفقیتآمیز نیست. کشت و کار بسیاری از گونهها بهدلیل ویژگیهای بیولوژیکی یا نیازهای اکولوژیکی خاص آنها (همچون سرعت رشد آهسته، نیازهای خاص خاکی، برهمکنش با گردهافشانها و دیگر گونهها، سرعت پایین جوانهزنی، حساسیت به آفات و غیره) مشکل است.
اسلاید 12 :
اهمیت گیاهان دارویی بهدلیل وجود ماده موثر در آنهاست و محصول زراعی یک گیاه دارویی از نظر اقتصادی وقتی مقرون بهصرفه است که مقدار متابولیتهای ثانویه آن به حد مطلوب رسیده باشد.
عناصر غذایی از جمله نیتروژن با تاثیری که بر رشد رویشی و زایشی گیاهان دارویی دارند، موجب تغییراتی در عملکرد محصول میشوند و کمیت و کیفیت مواد موثره آنها را تحت تاثیر قرار میدهند. استفاده از تیمارهایی همچون کود آلی با قابلیت نگهداری بیشتر آب در خاک و فراهم آوردن عناصر غذایی، بستر مناسبتری برای رشد گیاهان فراهم میآورند. در این حالت گرچه تولید زیستتوده افزایش مییابد، ولی میزان اسانس کاهش نشان میدهد که شاید مربوط به موضوع افزایش متابولیتهای ثانویه در شرایط نامساعد محیطی و کمبود عناصر غذایی باشد، هر چند عملکرد اسانس در شرایط مطلوب بالاتر است.
عناصر غذایی
اسلاید 13 :
فسفر نیز در گیاهان به میزان نسبتا زیادی برای بیوسنتز متابولیتهای اولیه و ثانویه مورد نیاز است. زیرا فسفر کارکردهای ضروری بهعنوان جزئی از اسیدنوکلئیک و فسفولیپیدها (غشاهای زیست) را داشته و نقش کلیدی در متابولیسم انرژی سلولها ایفاء میکند.
پتاسیم دیگر عنصر پرمصرف است که بسته به گیاه و نوع ترکیبات آن، اثرات گاهی متناقض برجا میگذارد.
در برخی موارد وجود خواص همکاهی و همافزایی بین عناصر غذایی، به تغییر در جذب برخی از عناصر غیرضروری برای گیاه منجر میشوند که در اغلب اوقات این عناصر برای انسان سمی و خطرناک هستند. بنابراین توصیه کودی برای گیاهان دارویی باید با در نظر گرفتن موارد فوق صورت گیرد، زیرا ممکن است یک تیمار کودی موجب افزایش محصول شود، درحالیکه میزان مواد موثره گیاهان دارویی را کاهش دهد یا تغییر کیفی خاصی در اجزای متشکله مواد موثره ایجاد کند که سودمند نباشد.
اسلاید 14 :
یا اینکه یک تیمار کودی خاص موجب بهبود میزان محصول و میزان مواد موثره شود، درحالیکه میزان عناصر سنگین و سمی مانند کادمیوم یا سرب یا دیگر ترکیبات مضر مانند نیترات را افزایش دهد که نتیجه آن مطلوب نخواهد بود. پس مدیریت کود و تغذیه مناسب گیاه عاملی اصلی در زراعت گیاهان دارویی محسوب میشود.
نور
نور عامل کلیدی در تولید بسیاری از ترکیبات است. گزارشهای مختلف حاکی از این است که بیشترین میزان اسانس در نور کامل خورشید حاصل میشود. میزان اسانس گیاهان تحت شرایط نور اضافی بیشتر از گیاهان در شرایط نور معمولی است و بیوسنتز اسانس به رژیم نوری بستگی زیادی دارد. شدت نور علاوه بر فراهم کردن انرژی، نقش مهمی در بیوسنتز متابولیتهای مهم از نظر دارویی ایفاء میکند.
اسلاید 15 :
رطوبت
به نظر میرسد در بین تمامی عوامل محیطی، محدودیت آب، رشد گیاهان دارویی را بیش از دیگر عوامل محیطی کاهش میدهد. با وجود این، بررسی پراکنش گیاهان دارویی مشخص میکند که بخش عمدهای از مواد دارویی طبیعی با پایه مواد گیاهی به نقاط خشک و نیمه گرمسیری مربوط میشوند و تعداد قابل توجهی از گیاهان دارویی و معطر بهعنوان گیاهان بومی بهطور منطقهای به نواحی خشک جهان سازگاری یافتهاند. پس این نواحی بخش زیادی از گیاهان غنی از ترکیبات ثانویه را در خود جای دادهاند و گیاهان غنی از اسانسها، صمغها و موسیلاژ از فراوانی بیشتری در نواحی خشک نسبت به نواحی مرطوب برخوردارند.
به طور کلی تنش خشکی عملکرد گیاهان دارویی و معطر را با سه سازوکار کاهش میدهد.
1- ممکن است بهوسیله محدودیت توسعه سطح برگ گیاه یا با پژمردگی و لوله شدن موقت برگ طی دورههای تنش شدید، یا با پیری زودهنگام برگ، کل جذب تشعشع فعال فتوسنتزی کانوپی کاهش یابد.
اسلاید 16 :
2- تنش خشکی شاید کارایی استفاده از تشعشع فعال فتوسنتزی توسط گیاه را برای تولید ماده خشک جدید (کارایی مصرف نور) کاهش دهد.
3- تنش خشکی ممکن است عملکرد دانه گیاهان دارویی و معطر را کاهش دهد. البته این موضوع بیشتر در آن دسته از گیاهانی اهمیت پیدا میکند که دانههای آنها اهمیت دارویی (یا ادویهای) دارند.
میزان زیاد آب خاک نیز ممکن است تاثیر منفی بر گیاهان دارویی بگذارد، همان گونه که در یک گیاه بابونه آلمانی میزان اندک عملکرد اسانس در 100 درصد ظرفیت زراعی دیده شده است. شرایط بیهوازی (فقدان اکسیژن) تجربه شده توسط گیاهان بهدلیل غرقاب شدن نظامهای ریشهای گیاه، خود یکی از تنشهای محیطی است که شاید فراهمی اکسیژن برای ریشهها را کاهش دهد که در حقیقت تنفس، جذب عناصر غذایی و دیگر کارکردهای حیاتی ریشه را محدود میکند.
اسلاید 17 :
شوری و وجود نمک در محیط ریشه و جذب آن توسط گیاه مشکلاتی از قبیل کاهش جذب آب و بهدنبال آن ایجاد خشکی فیزیولوژیکی، خسارت به سلولهای غشاء اختلال یونی، افزایش هزینههای متابولیسمی گیاه برای فرآیند تنظیم اسمزی، تجمع نمک در دیواره سلولی (که موجب پلاسیدگی سلول خواهد شد)، خسارت به توسعه بافت فتوسنتزی و تغییر در توازن هورمونی در گیاه ایجاد میکنند. این آسیبها در نهایت به کاهش رشد و در صورت تداوم، مرگ گیاه منجر خواهند شد.
شوری
نوع یونهای ایجادکننده شوری نیز در واکنش گیاه موثر است. در کاسنی (C. intybus L.) کاهش معنیداری در زیست توده گیاه با افزایش سطوح شوری حاصل از نمک NaCl دیده شده است. درحالیکه کاربرد نمک CaCl2 به افزایش فتوسنتز خالص، هدایت روزنهای و زیست توده گیاهی منجر شد. این امر شاید مربوط به نقش تنظیم کنندگی یونهای کلسیم در متابولیسم سلولی و نقش حفاظتی آن برای غشای سلولزی در برابر اثرات مضر شوری باشد.
اسلاید 18 :
با توجه به رشد گیاهان دارویی در عرصههای طبیعی و اغلب فقیر از منابع، برقراری روابط همزیستی دور از ذهن نیست. حضور باکتریهای مختلف از جنس سودوموناس (Pseudomonas sp.)، ازتوباکتر (Azetobacter sp.) و آزوسپیریلوم (Azospirillum sp.) در محیط ریشه برخی گیاهان دارویی از جمله حسن یوسف (Coleus forskohlii)، گونهای ریحان (O. sanctum L.)، صبر زرد (Aloe vera L.) و پروانش (Catharanthus roseus (L.) G. Don) گزارش شده است.
به طوریکه جمعیت این باکتریها در هر چهار گونه گیاه دارویی در مقایسه با محیط غیر ریشهای گیاهان بیشتر بود. بنابراین انتظار میرود که عوامل همزیست در شرایط زراعی بهعنوان راهکاری برای افرایش پایدار تولید این گیاهان بهویژه در زمینهای حاشیهای عمل کند.
برهمکنش عوامل زنده و گیاهان دارویی
اسلاید 19 :
کلونیزایی ریشه توسط میکوریزا نیز اغلب به افزایش تولید زیست توده با تغییراتی در بیوسنتز متابولیتهای ثانویه گیاهی همچون فلاونوئیدها، فنولیکها و ترپنها منجر میشود. مشخص شده است که آنزیمهایی همچون فنیل آلانین آمونیالیاز و چالکون ایزومراز که در بیوسنتز فنولیکها دخیل هستند، در بقولات بهعنوان نتیجهای از واکنشهای دفاعی توسط کلونیزایی میکوریزا تحت تاثیر قرار میگیرند.
همچنین دیده شده است که کاربرد تلفیقی از میکروارگانیسمها (میکوریزا و سودوموناس فلورسنت) نقش مفید و موثری در بهبود ویژگیهای رشد، عملکرد اندامهای هوایی و میزان اسانس گیاه دارویی زوفا (Hyssopus officialis L.) دارد. با وجود این یافتههایی در زمینه بیتاثیر بودن میکوریزا نیز دیده شده است. برای مثال در مریم گلی دارویی کاربرد فسفر، زیست توده برگ، مجموع فنلها و غلظت رزمارینیک اسید در برگها را افزایش داد در حالیکه چنین اثری در هنگام تلقیح گیاهان با میکوریزا دیده نشد، حتی با وجودی که غلظت فسفر در گیاه افزایش یافته بود.
اسلاید 20 :
علاوه بر روابط همزیست، تنشهای زیستی نیز نتیجه اجزای زنده محیط هستند که رشد و نمو گیاهان دارویی را تحت تاثیر قرار میدهند. علفخواری یکی از چنین تنشهای زیستی است که سبب ایجاد تنازع بقاء در گیاهان میشود. بیوسنتز متابولیتها در گیاهان اغلب بهوسیله علفخواری ایجاد میشود یا افزایش مییابد.
به نظر میرسد که میتوان از برخی تنشهای زیستی همچون علفخواری برای افزایش عملکرد متابولیتهای مطلوب گیاهی استفاده کرد. برای مثال مخروطیان در واکنش به حمله و ایجاد زخم بهوسیله حشرات و پاتوژنهای قارچی، اولئورزین ترشح میکنند.
