ارزیابی مورفولوژیکی و بیوشیمیایی لاین‌های دابل هاپلوئید گیاه روغنی- داروئی کاملینا در شرایط اهواز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

2 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

3 گروه مهندسی تولید وژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی. کرمانشاه. ایران.

4 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

ویژگی های اخیرا یافت شده کاملینا (Camelina sativa L.) از خانواده براسیکاسه، شامل کم نهاده خواه بودن، رشد سریع، داشتن روغن‌های ضروری برای استفاده دارویی و مقدار قابل توجه اسیدهای چرب غیراشباع لینولنیک اسید، مورد توجه فوق‌العاده بخش‌های زراعی و صنعتی قرار گرفته است. برای دستیابی به بالاترین سطح از خصوصیات گفته شده، لاین‌های برتر باید شناسایی شوند. به این منظور، خصوصیات مورفولوژیک و بیوشیمیایی 26 لاین دابل هاپلویید، در یک طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 98-1397 در دانشگاه شهید چمران اهواز مقایسه شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که همه خصوصیات اندازه‌گیری شده در سطح یک درصد اختلاف معنی‌دار داشتند. بر اساس نتایج مقایسه میانگین، بیشترین ارتفاع و متوسط وزن دانه در بوته در لاین DH44 به‌دست آمد و حداکثر پروتئین کل و اسیدهای چرب اشباع نشده به‌ترتیب در لاین‌های DH14 و DH46 مشاهده شد. تجزیه کروماتوگرافی گازی اسیدهای چرب نشان داد که بیشترین میزان امگا سه، شش و نه به‌ترتیب در لاین‌های DH12، DH22 و DH39 قرار داشت. تجزیه خوشه‌ای، لاین‌ها را به سه گروه طبقه‌بندی کرد. بر اساس نتایج تمامی آزمایشات انجام گرفته، گروهی شامل DH07، DH14، DH21، DH32، DH39، DH41، DH44، DH46 برای تحقیقات بعدی انتخاب شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Morphologic and biochemical evaluation of double haploid lines of the oil-medicinal plant Camelina sativa L. in Ahvaz condition

نویسندگان [English]

  • Elahe Mafakher 1
  • Payman Hassibi 2
  • Danial Kahrizi 3
  • Khosro Mehdi Khanlou 4
1 Department of Production Engineering and Plant Genetics, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Production Engineering and Plant Genetics, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Department of Production Engineering and Plant Genetics, Razi University, Kermanshah, Iran
4 Department of Production Engineering and Plant Genetics, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Recently discovered properties of Camelina (Camelina sativa L.) from Brassicaceae family, including low-inputs requirement, fast growth, essentials oil content with medicinal uses, significant content of linolenic acid, an unsaturated fatty acid, have been paied tremendous attention by both agronomic and industrial sectors. To achieve the highest possible level of the above-mentioned properties, it is necessary to find the superior lines. For this purpose, the morphological and biochemical characteristics of 26 double haploid lines were compared in a randomized complete block design with 3 replications in the 2018 cropping year at Shahid Chamran University of Ahvaz. The results of variance analysis showed that all measured characteristics were significantly different at 1% of probability level. The mean comparison results indicated that DH39 line had the highest height and average grain weight per plant and the highest plant dry weight, oil percentage and saturated fatty acids were observed in DH44 line. DH14 and DH46 lines had maximum total protein and unsaturated fatty acids, respectively. GC- mass analysis showed that DH22, DH39  and DH12 lines had the highest omega 3, 6, 9 fatty acids, respectively. Cluster analysis categorized the lines into 3 groups. Based on all results, a group containing DH07, DH14, DH21, DH32, DH39, DH41, DH44 and DH46 lines was chosen for further investigation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Camelina
  • fatty acids
  • line
  • oil
  • protein

مقدمه

غذا و تغذیه از مهم‌ترین پدیده های تاثیرگذار بر حیات موجودات زنده به‌شمار می‌روند و از بدو پیدایش و خلقت موجودات زنده با آن همراه بوده‌اند؛ بنابراین سابقه‌ای برابر با تاریخ تمدن بشر دارند (Piravi & Zayerzadeh, 2019). در میان محصولات زراعی، دانه‌های روغنی غنی از اسیدهای چرب، اهمیت خاصی دارند و در سراسر جهان نیاز به آن‌ها به‌طور پیوسته در حال توسعه است (Kahrizi et al., 2017). اسیدهای چرب ضروری به اسیدهای چربی گفته می‌شود که در بدن انسان تولید نمی شوند و باید از طریق رژیم غذایی تامین شوند و شامل اسیدهای چرب گروه امگا سه و امگا شش است؛ در این بین، کمبود اسیدهای چرب ضروری به‌خصوص امگا سه بسیار رایج است. اسیدهای چرب امگا سه از اسید لینولنیک، امگا شش از اسید لینولئیک و امگا نه از اسید اولئیک مشتق می‌شوند. حداقل میزان صحیح اسید لینولنیک و اسید لینولئیک از طریق رژیم غذایی برای هر فرد بالغ به‌طور روزانه، 5/1 گرم از هر کدام است و نسبت صحیح مصرف اسیدهای چرب امگا شش به امگا سه باید بین یک به یک تا چهار به یک باشد، اما این نسبت در رژیم غذایی بسیاری از افراد، بین یک به ده تا یک به بیست و پنج است (Simopoulos & De Meester, 2009). تنها یک قاشق غذاخوری از روغن کتان یا روغن بزرک، همچنین روغن کاملینا و یا مقدار بیشتری از سایر غذاهای حاوی لینولنیک این مقدار را برای بدن فراهم می‌سازد (Eidhin & O’Beirne, 2010). با توجه به ضرورت اسیدهای چرب غیراشباع امگا شش و امگا سه در رژیم غذایی و محدودیت منابع موجود به نسبت افزایش جمعیت، محققین در پی یافتن منابع دیگری در این زمینه می‌باشند (Shaghuli et al., 2017).

گیاه دارویی- روغنی کاملینا (Camelina sativa L.) از خانواده Brassicaceae و بومی اروپای شمالی و آسیای مرکزی است که به نام های کتان کاذب، کتان وحشی و کنجد آلمانی نیز شناخته می‌شود و به‌عنوان گیاهی کم توقع است که نسبت به سایر دانه‌های روغنی، به آب، کود و آفت کش‌های کمتری نیاز دارد؛ به علاوه تحمل بالایی به علف‌های‌هرز دارد و می‌تواند در زمین‌های حاشیه‌ای رشد کند. کاملینا به دلایل ویژگی های زراعی منحصر به فردش از جمله دوره رشد کوتاه (90 الی 110 روز)، تحمل به شوری، سرما، خشکی و شرایط محیطی نیمه خشک و عملکرد دانه بالا و استفاده جهت تولید سوخت جایگزین، به‌خصوص در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است (Mohottalalage, 2016; Patade et al, 2016; Mohammadi-nejad et al., 2018; Ghamarnia et al, 2020). این گیاه، منبع غنی از روغن و اسیدهای چرب امگا- سه می‌باشد و جزو روغن‌های فراسودمند به حساب می‌آید که علاوه بر سالم و ایمن بودن، سودمند است و از بروز بیماری ها جلوگیری می‌نماید (Piravi & Zayerzadeh, 2019). تحقیقات متعددی، ارزش تغذیه ای بالای روغن کاملینا را تایید نموده‌اند و اظهار داشته‌اند که می‌تواند جایگزین مناسبی برای روغن ماهی باشد Hixson et al.,  2014; Tejera et al., 2016) )؛ همچنین باعث افزایش بیان آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی نظیر کاتالاز، سوپراکسیددیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز، نیتریک اکسید سنتتاز می‌شود و بنابراین دارای خصوصیات آنتی اکسیدان و ضدالتهاب است و می‌تواند جایگزین مناسبی یرای روغن‌های خوراکی دیگر باشد (Taranu et al., 2014). دانه کاملینا حاوی 320 تا 460 گرم روغن در کیلوگرم است و روغن آن شامل سطوح بالایی از آلفا لینولنیک اسید (گستره وسیعی بین 28 تا 43 درصد کل اسیدهای چرب) و مقدار کم اروسیک اسید است که می‌تواند در جهت کاهش کلسترول در رژیم غذایی انسان استفاده شود. اگرچه وجود اسیدهای چرب غیراشباع موجود در روغن کاملینا، آن را در مقابل اکسیداسیون چربی حساس می‌کند، ولی حضور آلفا- توکوفورول (ویتامین E) بالا که خود آنتی اکسیدانی قوی است، باعث پایداری آن در طول ذخیره سازی می‌شود و بنابراین نیاز به هیچ‌گونه افزودنی برای ماندگاری ندارد. کنجاله کاملینا نیز پس از استخراج روغن، حاوی 10-11 درصد فیبر، 10-14 درصد روغن و حدود 40 درصد پروتئین است که آن را محصولی ارزشمند برای تغذیه دام می‌نماید (Waraich et al., 2013; Kahrizi et al., 2017; Mohammadi-nejad et al., 2018). با توجه به بحران آب در کشور، حجم بالای واردات روغن و دانه‌های روغنی و خروج بسیار بالای ارز، ضرورت اصلاح و معرفی یک گیاه دانه روغنی با مصرف نهاده کم، بسیار احساس است (Piravi & Zayerzadeh, 2019). تحقیق حاضر برای اولین بار و به منظور غربالگری لاین‌های دابل هاپلوئید کاملینا بر اساس برخی صفات مورفولوژیک گیاه، میزان روغن و ترکیب اسیدهای چرب دانه که از جمله مهم‌ترین عوامل در ارزیابی و توصیف دانه های روغنی به شمار می‌روند، در خوزستان به مرحله اجرا در آمد.

مواد و روش ها

آزمایش در سال زراعی 98-1397 در قالب بلوک کامل تصادفی با سه تکرار، در گلدان های پلاستیکی با ابعاد 25 در 30 سانتی‌متر در مزرعه آزمایشی-پژوهشی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، به صورت گلدانی و در شرایط طبیعی (The outdoor pot experiment) اجرا شد. مشخصات هواشناسی منطقه مورد آزمایش طی ماه‌های اجرای تحقیق در جدول 1 آمده است.

 

 

جدول 1- میانگین مشخصات هواشناسی منطقه مورد آزمایش طی فصل رشد

Table1. Climate parameter means during the growing season at the experimental site

Month

Rainfall (mm)

Moisture (%)

Temperature(°C)

February

223.6

67.5

13.7

March

234.2

59.2

14.7

April

23.1

56.3

21.9

May

24.3

45.1

27.7

June

24.3

34.4

34.6

 

 

تیمارهای آزمایش شامل 26 لاین دابل هاپلوئید کاملینا تهیه شده از شرکت دانش بنیان بیستون کرمانشاه، با شناسه ارائه شده در جدول 2 بود. مهم‌ترین استفاده از گیاهان دابل هاپلوئید، تولید لاین کاملا خالص از طریق دو برابر کردن کروموزوم های گیاه هاپلوئید است. گیاهان دابل هاپلوئید از نظر همه صفات، به‌صورت کاملا خالص هستند و به عنوان ابزاری قدرتمند برای تحقیقات پایه از جمله ژنتیک، سیتوژنتیک و انتخاب به عنوان والد مناسب استفاده می‌شوند (Golamian et al., 2018).

عملیات کشت گیاه کاملینا در 18 بهمن ما در بستر خاک شنی انجام گرفت و با توجه به اندازه ریز و میزان اندک بذری که در اختیار بود، از روش ابداعی قالب کوکوپیت در خاک استفاده شد. در این روش،قالب فشرده کوکوپیت، به مدت 24 ساعت در آب تصفیه شده خیس خورده و بعد از باز شدن نسوج آن، در سینی‌های نشا با اندازه سلول متناسب با اندازه بذر قالب زده شد. در بسترکشت، سوراخ‌هایی متناسب با ابعاد قالب‌های کوکوپیت و فواصل کشت گیاه مورد بررسی ایجاد شد و قالب‌های کوکوپیت از سینی‌های نشاء خارج و درون آن ها جای گرفت. درحالی‌که همچنان کوکوپیت‌ها خیس بودند، بر روی آن ها سوراخ ریزی ایجاد شد و بعد از قرار دادن بذر در آن، به‌وسیله کوکوپییت پوشانده شد.

از مزایای روش ابداعی قالب کوکوپیت درخاک این است که در این روش کشت، بذرهای با اندازه بسیار ریز، حساس به بافت خاک و قوه نامیه ضعیف، به آسانی و با درصد بالایی (حداقل 98 درصد) در حداقل زمان ممکن سبز می‌شوند. با توجه به فواصل منظم قالب‌های کوکوپیت در بستر کشت، فاصله بین گیاهان، بسیار دقیق و قابل پیش بینی است و فرآیند شسته‌شدن و جابه‌جایی بذرهای ریز به حداقل می‌رسد. خصوصیت رطوبت‌گیری کوکوپیت باعث می‌شود که کوکوپیت همواره رطوبت را از خاک اطراف خود جذب نماید و بذر در محیطی کاملا مرطوب قرار گیرد. قالب‌های کوکوپیت، صرفا جهت تسهیل جوانه‌زنی و سبز شدن است و ریشه گیاه سریعا وارد خاک اطراف کوکوپیت می‌شود و گیاه به بهترین شکل استقرار می‌یابد و موادغذایی مورد نیاز خود را از خاک دریافت می‌نماید. این روش در مواردی که میزان بذر اندکی در اختیار محقق قرار دارد، بسیار کاربردی است.

 

 

جدول2- لیست رقم‌های مورد استفاده به عنوان والدین در تلاقی برای تولید لاین‌های دابل هاپلوئید

Table 2. List of cultivars used as parents in crosses for production of doubled haploid lines

DH Lines No.

 

Pollen parents (♂)

 

  Seed parents (♀)

Lines Code

Origin

Cultivar

Origin

Cultivar

DH03

Irkutsk Region

Irkutskij Mestnyj

Russia

Omskij Mestnyj

1

DH05

Kyrgyzstan

Kirgizskij1

Russia

Voronezskij349

2

DH07

Denmark

Hoga

Poland

Przybrodzka

3

DH08

Poland

Bronowska

Russia

Saratouskij

4

DH12, DH13

Irkutsk Region

Ukrajinskaja

Germany

Lindo

6، 5

DH14

Denmark

Hoga

Poland

Przybrodzka

7

DH16

Poland

Czestochowska

Irkutsk Region

Voronezh349

8

DH17

Denmark

Hoga

Poland

Przybrodzka

9

DH18

Poland

Volynskaja

Denmark

Boha

10

DH20

Denmark

Hoga

Poland

Przybrodzka

11

DH21

Irkutsk Region

Sortandinskij

Irkutsk Region

Zavolzskij

12

DH22

Irkutsk Region

Ukrajinskij

Sweden

Svalöf

13

DH29

Russia

Omskij Mestnyj

Russia

Chulymskij

14

DH32

Irkutsk Region

Irkutskij Mestnyj

Russia

Omskij Mestnyj

15

DH39

Irkutsk Region

Sortandinskij

Irkutsk Region

Zavolzskij

16

DH41, DH42

Russia

Omskij Mestnyj

Russia

Chulymskij

18، 17

DH44, DH46

Irkutsk Region

Sortandinskij

Irkutsk Region

Zavolzskij

20، 19

DH47

Greece

Blaine Greek

Germany

Calena

21

DH51

Kyrgyzstan

Kirgizskij1

Russia

Voronezskij349

22

DH52

Irkutsk Region

Ukrajinskij

Sweden

Svalöf

23

DH53

Irkutsk Region

Ukrajinskaja

Germany

Lindo

24

DH55

Poland

Czestochowska

Irkutsk Region

Voronezh349

25

DH63

Poland

Brzybrodzka II

Russia

Krupnosemjannyj

26

 

 

کود شیمیایی مورد استفاده بر اساس دستورالعمل فنی N50P50K50 بود که به‌صورت پایه و از منابع اوره، سوپرفسفات تریپل و سولفات پتاسیم تامین شد. عملیات تنک در مرحله چهار برگی انجام گرفت و در نهایت، چهار گیاه در هر گلدان باقی ماند. برای هر تیمار و در هر تکرار، دو گلدان در نظر گرفته شد (در کل 156 گلدان). در زمان رسیدگی کامل گیاه و برای اندازه‌گیری ارتفاع و زیست‌توده بوته و متوسط وزن دانه‌های موجود در تک بوته از هر تیمار در هر تکرار چهار گیاه استفاده شد (در کل 12 بوته برای هر تیمار).

بخش بیوشیمیایی این آزمایش شامل اندازه‌گیری درصد اسید‌های چرب، روغن و پروتئین بود. اندازه‌گیری درصد پروتئین خام به روش کلجدال و با ضرب درصد ازت در ضریب 25/6 به‌دست آمد (Kjeldahl, 1883). استخراج روغن با استفاده از دستگاه سوکسله و هگزان نرمال به عنوان حلال انجام شد (Jensen, 2007). برای جداسازی و شناسایی انواع اسید‌های چرب، از دستگاه کروماتوگرافی گازی استفاده شد.

تجزیه اسیدهای چرب آزاد به روش کروماتوگرافی گازی (GC)

اسیدهای چرب آزاد موجود در روغن بعد از حذف حلال و تحت شرایط خلأ به روشLopez-Martinez et al. (2004) صابونی شدند. سپس اسیدهای چرب به‌دست آمده با استفاده از روش Lepage & Roy   (1984) متیلی شدند و مشتق متیلی اسیدهای چرب، بعد از سرد شدن در دمای اتاق و حذف حلال، برای بررسی به روش GC جدا شد. برای جداسازی و شناسایی انواع اسیدهای چرب، دستگاه کروماتوگرافی گازی (Varian CP 3800) متصل به آشکار ساز FID و مجهز به ستون (CP8945) سیلیکای قطبی (طول ستون: 60 متر، قطر داخلی :25/0 میلی متر، ضخامت فیلم :2/0 میکرومتر) مورد استفاده قرار گرفت و مقادیر کمی آن‌ها از طریق مقایسه مساحت زیر پیک اسیدهای چرب نمونه و استاندارد اسیدچرب تهیه شده از شرکت سیگما آلدریچ (Sigma Aldrich) در پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری تعیین شد.

تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات به روش دانکن و در سطح احتمال پنج درصد توسط نرم افزار SAS9.1، رسم نمودارها در اکسل و ترسیم دندروگرام با محاسبه فواصل مربع اقلیدسی و روش حداقل واریانس وارد توسط نرم افزار R3.5.1 انجام گرفت.

 

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس داده‌ها از نظر صفات مورد مطالعه نشان داد که بین لاین‌ها از نظر کلیه صفات مورد بررسی اختلاف معنی‌دار در سطح یک درصد وجود داشت (جدول 3)؛ این موضوع نشان‌دهنده وجود تنوع ژنتیکی بین لاین‌های کاملینا از نظر صفات مورد ارزیابی و امکان گزینش بر اساس صفات مورد مطالعه بود. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که از نظر ارتفاع بوته، لاین‌های شماره 16 و هفت به‌ترتیب بیشترین و کمترین مقادیر را داشتند (جدول 4).

 

جدول 3- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات مورد مطالعه در لاین‌های کاملینا

Table 3. Variance analysis (mean square) of studied traits in camelina lines

MUFA/PUFA

Unsaturated fatty acid

Saturated fatty acid

Grain protein

Grain oil (%

Plant grain weight average

Plant dry matter

Plant Height

d.f

S.O.V

0.001

597.89

0.228

73.23

174.1

0.001

0.09

66.75

2

Replication

0.003**

**0.916

**0.783

**1.75

**5.40

**0.059

0.26**

**1.89

25

Treatment

1.5×10-6

0.0020

0.0013

0.002

0.01

0.001

0.06

8.97

50

Error

0.16

0.05

0.31

0.182

0.28

9.68

13.87

9.31

_

CV%

C20

C18:3

C18:2

C18:1

C18

C16:1

C16

C14

C12

S.O.V

0.026

92.332

30.976

35.65

0.995

0.13

4.07

0.14

0.16

Replication

**0.132

**2.345

**5.332

**2.873

**0.291

**0.00039

**0.18

**0.00003

**0.00005

Treatment

0.000215

0.00341

0.0077

0.0064

0.00052

6.5×10-7

0.0003

7×10-8

1×10-7

Error

0.79

0.1814

0.46

0.50

0.86

0.42

0.28

0.25

0.67

CV%

C24:1

C24

C22:3

C22:2

C22:1

C22

C20:3

C20:2

C20:1

S.O.V

0.0382

0.133

0.079

0.155

0.181

0.152

0.0039

0.0070

19.056

Replication

**0.010

**0.0047

**0.0114

**0.0015

**0.242

**0.004

0.0136**

**0.0662

**0.668

Treatment

0.000015

0.0000076

0.000020

0.0000025

0.00035

0.000008

0.000022

0.0001

0.0010

Error

0.506

1.036

0.93

0.87

0.63

0.61

0.386

0.70

0.227

CV%

**معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد.

**Significant at 1% of probability level.

 

 

بیشترین وزن خشک بوته به لاین شماره 19 و بیشترین میزان متوسط وزن دانه تک بوته، ابتدا به لاین شماره 26 و بعد از آن لاین شماره 16 داشتتعلق. بالاترین درصد پروتئین و روغن، به‌ترتیب مربوط در لاین‌های شماره 24 و 25 مشاهده شد. لاین شماره 22، بیشترین و کمترین درصد اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع را به خود اختصاص داد و همچنین کمترین و بیشترین درصد اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع به لاین شماره 20 تعلق گرفت. در لاین‌های مورد بررسی، 18 نوع اسید چرب شناسایی شد؛ اسیدهای چرب اشباع (SFA)[1] شامل لوریک اسید (C12)، بهنیک اسید (C13)، میریستیک اسید (C14)، پالمیتیک اسید (C16)، لیگنوسریک اسید (C17)، استئاریک اسید(18)، آراشیدیک اسید (C20). اسیدهای چرب تک غیراشباع (MUFA)[2] شامل پالمیتولئیک اسید (C16:1)، اولئیک اسید (C18:1)، گاندوئیک اسید (C20:1)، اروسیک اسید (C22:1)، نرونیک اسید (C24:1) و اسیدهای چرب چند غیراشباع (PUFA)[3] شامل لینولئیک اسید (C18:2)، لینولنیک اسید (C18:3)، ایکوزانوئیک اسید (C20:2)، ایکوزا تری انوئیک اسید (C20:3)، دوکوزا دی انوئیک اسید (C22:2)، دوکوزا تری انوئیک اسید (C22:3)

 

جدول 4- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در لاین‌های کاملینا

Table 4 .Mean comparison of the studied traits in camelina lines

Line code

Plant Height (Cm)

Plant dry matter

(gr)

Plant grain weight average (gr/plant)

Grain oil (%)

Grain protein (%)

Saturated fatty acid (%)

Unsaturated fatty acid (%)

1

33.83b-e

1.665d-g

0.46cde

37.75ab

28.14e

11.15lm

89.12e

2

27.86fgh

1.67d-g

0.349 g-k

37.37de

27.89g

11.58g

88.97h

3

34.08b-e

2.250ab

0.44 c-f

 l 35.17

28.32d

11.09m

89.60b

4

36abc

1.660d-g

0.362g-i

34.55no

27.99f

12.42b

87.95m

5

30.72c-h

2.255ab

0.250l

37.62bc

27.05j

12.05e

88.38l

6

37.37ab

1.76c-g

0.3749 f-i

37.17f

26.45m

11.61g

88.96h

7

16.33i

1.74c-g

0.25l

35.65k

28.48c

11.13m

89.44c

8

37.11ab

2.09a-d

0.28 jkl

34.01p

28.68ab

11.36ij

88.62k

9

32.41b-g

1.445fg

0.3745f-i

34.55no

28.30d

11.22k

89.08ef

10

29.83d-h

1.34g

0.347g-k

34.992m

28.47c

11.60g

89.05efg

11

34b-e

1.68d-g

0.288jkl

34.88m

27.87g

11.86f

88.75j

12

34.25b-e

2.14abcd

0.48cd

37.24ef

26.94k

11.26k

89.51c

13

33.69b-g

1.91a-f

0.282kl

34.40o

28.63b

11.20kl

88.92h

14

31.5b-g

1.55efg

0.411efg

36.22i

27.68h

11.47h

89fgh

15

25.58h

1.42fg

0.360 g-j

37.08fg

27.39i

10.92n

89.471c

16

40.70a

1.54efg

0.57b

37.46cd

26.70l

11.41hi

89.477c

17

32.22b-g

1.97a-e

0.33 h-k

36.77h

27.84g

11.23k

89.27d

18

32.16b-g

1.87a-f

0.322ijk

36.94g

28.16 e

10.83o

89.64b

19

35b-e

2.34a

0.348g-k

37.73ab

26.26n

11.62g

89.07ef

20

29.5d-h

1.80b-g

0.414 d-g

37.72ab

26.51m

10.76p

89.79a

21

35.33a-d

2.13a-d

0.50c

34.993m

28.05f

11.59g

88.81ij

22

30.58c-h

1.57efg

0.30i-l

37.40de

26.88k

12.95a

87.56n

23

33.66b-f

1.70d-g

0.324 h-k

35.87j

27.85g

11.35j

88.83i

24

29.37e-h

1.442fg

0.396 e-h

37.9a

26.70l

12.11d

88.33l

25

36.91ab

2.22abc

0.398 e-h

33.78q

28.76a

12.30c

87.98m

26

27.5gh

1.50efg

0.97a

36.31i

27.60h

11.43h

88.99gh

میانگین‌های دارای حروف مشابه در هر ستون، بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد، اختلاف معنی‌داری ندارند.

Means with the same letter(s) in the same column are not significantly different, according to Duncan’s multiple range tests (5%).

 

 

بودند. از میان تمامی اسیدهای چرب شناسایی شده در این بررسی، لینولنیک (18/32) و لینولئیک (13/19) در گروه اسیدهای چرب چندغیراشباع، اولئیک (88/15) و گاندوئیک (48/14) در گروه اسیدهای چرب تک غیراشباع و پالمتیک (13/6) در گروه اسیدهای چرب اشباع (جدول 5)، به‌ترتیب پنج اسید چرب عمده در تمام لاین‌ها مربوط بودند. حداکثر امگا سه، شش و نه، به‌ترتیب در لاین‌های شماره 13، 16 و پنج به‌دست آمد و حداقل این اسیدهای چرب در لاین‌های شماره 22، پنج و چهار بود (جدول 5).

بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی روغن کاملینا در آزمایش دیگری نشان داد که پروفایل اسیدهای چرب کاملینا شامل اسیدهای چرب غیراشباع، تک و عمدتا چند غیراشباعی (بیشتر از 55 درصد) و اسیدهای چرب اشباع (1/9-8/10 درصد) بود. عمده اسیدهای چرب ، از گروه لینولنیک، لینولئیک و ایکوزنوئیک بودند و اظهار داشتتند که روغن کاملینا، کمترین میزان اروسیک اسید را در بین گیاهان تیره براسیکاسه دارا است (Popa & Dumitriu, 2017). همچنین طی پژوهشی، دانه کاملینا (DH1025) در شهرهای کرمانشاه، کنگاور و سرپل ذهاب کشت شد و ویژگی های روغن آن مورد مطالعه قرار گرفت. 13 اسیدچرب مختلف با استفاده از کروماتوگرافی گازی در روغن حاصل از این دانه شناسایی شد و چهار اسیدچرب عمده در تمام نمونه های روغن به‌ترتیب لینولنیک اسید (03/28-31/30 درصد)، لینولئیک اسید (64/18-33/19 درصد)، اولئیک اسید (44/15-36/ 18 درصد) و ایکوزانوئیک اسید (94/15-48/17 درصد) بودند (Mohammadi-nejad et al., 2018). محققین دیگری نیز آنالیز پروفایل اسیدهای چرب غیراشباع در 21 لاین دابل هاپلوئید از گیاه روغنی کاملینا را بررسی کردند؛ بر اساس نتایج تجزیه واریانس آن ها، میان لاین‌های مورد بررسی، تنوع معنی‌داری از نظر برخی اسیدهای چرب غیراشباع وجود داشت. لاین‌های DH5 و DH86 بیشترین میزان روغن را دارا بودند. همچنین لینولنیک اسید (امگا سه) و لینولئیک اسید (امگا شش)، بیشترین میزان اسیدهای چرب غیراشباع را به خود اختصاص دادندکه در لاین‌های DH3،  DH9، DH43، DH12 و DH13 مشاهده شد (Bozgoari & Kahrizi, 2018). ارزیابی پروفایل اسیدهای چرب و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی روغن استخراج شده از دانه روغنی کاملینا در کشور اسلوونی نشان داد که روغن کاملینا، غنی از آلفا-لینولنیک اسید و دارای 9/14 درصد گندوئیک اسید است که در سایر روغن‌های گیاهی موجود نیست؛ از طرفی میزان اروسیک اسید آن 6/1 درصد است که آن را برای مصرف روغن‌های خوراکی مناسب می‌سازد.

 

 

جدول 5- مقایسه میانگین پنج اسید چرب عمده روغن دانه لاین‌های کاملینا مورد بررسی (برحسب درصد)

Table 5. Mean comparison of five major fatty acids in studied camelina lines seed oil (%)

SFA

MUFA

PUFA

Line Code

Palmitic

Oleic

Gondoic

Linolenic

Linoleic

5.36p

14.70m

14.13m

32.45h

19.99f

1

6.08jk

15.31j

13.88o

31.44m

20.78c

2

6.39b

16.69d

14.21l

32.22i

19.588g

3

6.48a

14.29n

14.27jk

31.49m

20.21e

4

5.816o

17.67a

14.55h

32.92d

16.60o

5

6m

17.32b

15.02c

31.93jk

17.58m

6

6.37bc

16.09f

14.11m

32.71f

19.585g

7

6.11j

14.35n

14.97cd

33.70c

18.04l

8

6.09jk

15.88g

14.92d

32.85ed

18.39j

9

6.49a

15.28j

13.85o

31.15n

20.96b

10

6.32e

16.06f

14.30j

31.44m

19.93f

11

6.28f

17.06c

14.13m

31.86k

19.86f

12

6.084jk

15.10k

14.31j

34.12a

18.28jk

13

6.29f

16.16f

14.639f

31.99j

18.71i

14

6.07k

15.40j

14.28j

32.56g

19.55gh

15

6.22g

16.31e

13.75p

30.76o

21.62a

16

6.16l

15.68l

14.633fg

32.14i

19.62g

17

6.18hi

16.57d

15.12b

32.80e

18.28jk

18

6.34de

17.01c

14n

31.62l

19.48gh

19

5.56n

15.68l

14.22kl

31.92jk

20.39d

20

6.04l

15.73hi

15.86a

31.45m

17.51m

21

6.19h

14.58m

14.39i

30.75o

20.43d

22

6.23g

15.84gh

14.62fg

33.85b

17.28n

23

5.819o

17.79a

14.57gh

32.87ed

16.62o

24

6.36cd

14.86l

14.73e

32.20i

18.83i

25

5.17n

15.38j

14.94d

31.49m

19.40h

26

6.13

15.88

14.48

32.18

19.13

Mean

میانگین‌های دارای حروف مشابه در هر ستون، بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد، اختلاف معنی‌داری ندارند

Means with the same letter(s) in the same column are not significantly different, according to Duncan’s multiple range tests (5%).

 

 

همچنین دانسیته و ضریب شکست این روغن کمی بالاتر از سایر روغن‌های گیاهی ارزیابی شد و گفته شد که پایداری آن از سایر روغن‌های خوراکی پالایش نشده بهتر است و مقدار قابل توجهی آنتی اکسیدان دارد Abramovic & Abram, 2004)). طی تحقیق دیگری در لهستان، 29 واریته روغن کاملینای حاصل از پرس سرد مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج آن ها نشان داد که روغن کاملینا، حاوی SFA پایین (حدود شش درصد)، اسید لینولئیک بالا (7/34-1/37 درصد) و نسبت امگا سه به امگا شش 79/1-17/2 درصد می‌باشد. همچنین اظهار داشتند که میزان بالای توکوفرول ها، فیتوسترول ها و کارتنوئیدها، مهر تاییدی بر ارزش غذایی بالای این روغن است (Ratusz et al 2018). در شکل 1، کلیه اسیدهای چرب اشباع، تک غیراشباع و چند غیراشباع شناسایی شده درمیان لاین‌های مختلف مقایـسه شده است. نتایج ارزیابی اسیدهای چرب روغن در لاین‌های کاملینا مورد بررسی نشان داد که اسیدهای چرب چندغیراشباعی، بیشترین درصد اسیدهای چرب را داشتند (با میانگین 42/54)؛ پس از آن اسیدهای چرب تک غیراشباع (با میانگین 11/34) قرار داشت و کمترین درصد اسیدهای چرب (با میانگین 47/11)، به اسیدهای چرب اشباع تعلق داشت (شکل 1). نسبت اسیدهای چرب تک غیراشباع به چند غیراشباع لاین‌های مورد بررسی کاملینا در شکل 2 آمده است. نسبت اسیدهای چرب در ارزش تغذیه‌ای و اقتصادی روغن بسیار مهم است. نسبت بالاتر اسیدهای چرب غیراشباع با یک پیوند مضاعف، سبب دوام بیشتر روغن در مقابل اکسیداسیون و امکان نگهداری بیشتر آن می‌شود، اما اسیدهای چرب غیراشباع با چند پیوند مضاعف، در مقابل اکسیداسیون حساستر هستند اما از نظر تغذیه ای و سلامت انسان از اهمیت بیشتری برخوردارند (Golzari et al., 2013).

 

 

شکل 1- درصد توزیع اسیدهای چرب اشباع (SFA)، تک غیراشباع (MUFA) و چند غیراشباع (PUFA) در لاین‌های کاملینا. در هر صفت، لاین‌های دارای حروف مشابه، اختلاف معنی داری بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد ندارند.

Figure1- Distribution percentage of SFA (Saturated Fatty Acid), MUFA (Monounsaturated Fatty Acid) and PUFA (Polyunsaturated Fatty Acid) in Camelina lines. Lines with the same letter(s) in the same trait are not significantly different at 5% of probability level, based on Duncan’s multiple range tests.

 

 

شکل 2- نسبت اسیدهای چرب تک غیراشباع (MUFA) به چند غیراشباع (PUFA) در لاین‌های کاملینا. لاین‌های دارای حروف مشابه، اختلاف معنی‌داری بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد ندارند.

Figure2. MUFA (Monounsaturated Fatty Acid) to PUFA (Polyunsaturated Fatty Acid) ratio in camelina lines. Lines with the same letter(s) are not significantly different at 5% of probability level, based on Duncan’s multiple range tests.

 

 

در بررسی پایداری اکسیداتیو روغن کاملینا حاصل از پرس سرد مشاهده شد که روغن کاملینا باوجود محتوای بالای اسیدهای چرب غیراشباع، پایداری بیشتری نسبت به روغن کلزا و کتان داشت (Mierina et al., 2017). تفاوت‌هایی که در میزان روغن و ترکیب اسیدهای چرب روغن دانه ارائه شده در تحقیق حاضر با سایر مطالعات وجود دارد می‌تواند به دلیل اختلاف ارقام، مناطق و شرایط مختلف رشد گیاه باشد Abramovic & Abram, 2004)). روش تجزیه خوشه‌ای، با توجه به استفاده از تمام تنوع موجود بین لاین‌ها و صفات در طبقه‌بندی لاین‌ها می‌تواند بهترین روش آماری جهت گروه بندی لاین‌ها باشد. دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه‌ای، بر اساس کل صفات مورد مطالعه به سه گروه مجزا تفکیک شد (شکل 3) و گروه های حاصل به‌ترتیب دارای نه، هشت و نه لاین بودند.

 

شکل 3- دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه‌ای لاین‌های مورد بررسی کاملینا بر اساس کلیه صفات مطالعه شده با استفاده از روش گروه‌بندی حداقل Ward (1963)

Figure 3. Cluster analysis dendrogram of  studied camelina lines by Ward’s minimum variance method (Ward, 1963)

 

 

تمایل به استفاده از والدین مشابه و عدم شناخت و استفاده از ارقام جدید در برنامه های اصلاحی، منجر به کاهش تنوع ژنتیکی می‌شود، درحالی‌که ارقام دورتر، با داشتن چندشکلی بیشتر، تفاوت بیشتری از نظر ژنتیکی نشان می‌دهند و از نظر دورگه گیری، ارقام با تفاوت بیشتر و یا انتقال صفات نادر را به دنبال خواهد داشت. نتایج مقایسه صفات در داخل کلاسترها به‌منظور بررسی وجود اختلاف در بین کلاسترها در جدول 6 آمده است. از نظر صفت متوسط وزن دانه در تک بوته، اختلاف بین دو کلاستر یک و سه بیشتر بود و از نظر وزن خشک بوته، اختلافی بین کلاسترها مشاهده نشد. بیشترین فاصله ارتفاع بوته، درصد روغن و اسیدهای چرب غیراشباع، بین کلاسترهای دو و سه و همچنین بیشترین فاصله برای درصد پروتئین و اسیدهای چرب اشباع، بین کلاسترهای یک و دو بود؛ در نتیجه برای انجام تلاقی و اصلاح این صفت‌ها، بهتر است انتخاب والدین از لاین‌های داخل این کلاسترها انجام شود.

 

 

جدول 6- مقایسه میانگین صفات مورد مطالعه در گروه های حاصل از تجزیه خوشه‌ای لاین‌های کاملینا

Table 6. Mean comparison of the studied traits in camelina lines derived from cluster analysis

Cluster

Line No.

Plant Height (Cm)

Plant dry matter

(gr)

Plant grain weight average(gr/plant)

Grain oil (%)

Grain protein (%)

Saturated fatty acid (%)

Unsaturated fatty acid (%)

1

9

31.82ab

1.64a

0.44a

36.05b

27.84a

11.78a

88.69b

2

8

30.96b

1.90a

0.40b

36.85a

27.30b

11.18c

89.45a

3

9

33.60a

1.85a

0.33c

35.82c

27.84a

11.56b

88.75b

میانگین‌های دارای حروف مشابه در هر ستون، بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد، اختلاف معنی‌داری ندارند.

Means with the same letter(s) in the same column are not significantly different, according to Duncan’s multiple range tests (5%).

 

نتیجه‌گیری کلی

در نهایت و با توجه به نتایج تجزیه خوشه‌ای از نظر کلیه خصوصیات مورد بررسی، بهتر است غربالگری لاین‌ها از بین هشت لاین موجود در کلاستر گروه دوم (3(DH07)، 7(DH14)، 12(DH21)، 15(DH32)، 16(DH39)، 17(DH41)، 19(DH44)، 20(DH46)) انجام گیرد. در  میان لاین‌های این گروه، بیشترین ارتفاع و متوسط وزن دانه در تک بوته، در لاینDH39 و بیشترین وزن خشک بوته (اندام هوایی و ریشه)، درصد روغن و اسیدهای چرب اشباع در لاین DH44 مشاهده شد. حداکثر پروتئین کل و اسیدهای چرب غیراشباع به‌ترتیب دبهر لاین‌های DH14 و DH46 تعاق داشت. لازم به ذکر اسـت کـه با توجه به نوین بودن گیاه و وجود تنها یک رقم ثبت شده در ایران، انجام تحقیقات وسیع‌تر در این زمینه به‌منظور جهـت دهـی به برنامه های اصلاحی ضروری به نظر می‌رسد.

 

تشکر و قدردانی

از حوزه معاونت پژوهشی دانشگاه شهید چمران اهواز به جهت تامین هزینه مورد نیاز این پژوهش که قسمتی از قرارداد پژوهانه به شماره 14909/05/3/98 می باشد، تشکر و قدردانی می‌شود.

 REFERENCES

  1. Abramovič, H. & Abram, V. (2005). Physico-Chemical properties, composition and oxidative stability of Camelina sativa Food Technology and Biotechnology, 43(1), 63–70.
  2. Bozgodari, A. & Kahrizi, D. (2018). Study of unsaturated fatty acid profile in double-haploid genotypes of oilseed crop Camelina sativa. In: 15th National Iranian Crop Science Congress, 4-6 Sep., Karaj, Iran, pp. 1-4. (In Persian)
  3. Eidhin, D. & O’Beirne, D. (2010). Oxidative stability of camelina oil in salad dressings, mayonnaises and during frying. International Journal of Food Science & Technology, 45(3), 444-452.
  4. Ghamarnia, H., Kahrizi, D. & Rostami Ahmadvandi, H. (2020). Camelina: A low input and adaptable plant. Razi University Press. (In Persian)
  5. Golamian, S. M., Ghamarnia, H. & Kahrizi, D. (2018). Effects of saline water on Camelina (Camelina sativa) yield in greenhouse condition. Scientific Journal of Agriculture, 7(2), 334-346. (In Persian)
  6. Golzari, M., Rahemi, M., Hassani, D., Vahdati, K. & Mohammadi, N. (2013) Protein content, fat and fatty acids of kernel in some Persian walnut (Juglans regia ) cultivars affected by kind of pollen. Journal of Food Science and Technology, 38(10), 21-31. (In Persian)
  7. Hixson, S. M., Parrish, C. C. & Anderson, D. M. (2014). Changes in tissue lipid and fatty acid composition of farmed rainbow trout in response to dietary camelina Oil as a replacement of fish oil. The Journal of AOCS, 49, 97–111.
  8. Hixson, S., Parrish, C. & Anderson, D. (2013). Changes in tissue lipid and fatty acid composition of farmed rainbow trout in response to dietary camelina Oil as a replacement of fish oil. Lipids, 49(1), 97-111.
  9. Jensen, W. B. (2007). The origin of the soxhlet extractor. Journal of Chemical Education. 84(12), 1913–1914.
  10. Kahrizi, D., Kazemitabar, S. K., Ghazi, S., Karimi, N., Feizi, M., Rostami-Ahmadvandi, H., Soorni, J., Falah, F., Raziei, Z., Bakhsham, M. & Rahimi, T. (2017). A review on biotechnological research on camelina sativa oilseed crop. In: 2nd international and 10th national biotechnology congress of the Islamic Republic of Iran, 29-31 August., Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran, 1-6. (In Persian)
  11. Kjeldahl, J. (1883). A new method for the determination of nitrogen in organic matter. Zeitschrift für Analytische Chemie, 22, 366-382.
  12. Lepage, G. & Roy, C. (1984). Improved recovery of fatty acid through direct transesterification without prior extraction or purification. Journal of Lipid Research, 25(12), 1391-1396.
  13. López-Martínez, J., Campra-Madrid, P. & Guil-Guerrero, J. (2004). γ-Linolenic acid enrichment from Borago officinalis and Echium fastuosum seed oils and fatty acids by low temperature crystallization. Journal of Bioscience and Bioengineering, 97(5), 294-298.
  14. Mierina, I., Adere, L., Krasuaska, K., Zoltnere, E., Skrastina, D. Z. &Jure, M. (2017). Antioxidant properties of camelina sativa oil and press-cakes. . Proceedings of The Latvian Academy of Sciences. Section B. Natural, Exact, and Applied Sciences., 71(6), 515-521.
  15. Mohammadi-nejad, R., Bahramian, S. & Kahrizi, D. (2018). Evaluation of physicochemical properties, fatty acid composition and oxidative stability of Camelina sativa (DH 1025) oil. Journal of Food Science & Technology, 15(77), 261-269. (In Persian)
  16. Patade, V., Khatri, D., Kumar, K., Agarwal, A., Kumari, M. & Nasim, M. (2016). PEG treatment improves germination and establishment in older seeds of camelina (Camelina sativa (L.) Crantz): A Potential Biofuel Crop. Research & Reviews: Journal of Botanical SciencesS3, 26-28.
  17. Piravi, Z. & Zayerzadeh, E. (2019). Subchronic toxicity study of camelina oil in rats and determination of its chemical specifications. (Final Report of Research Project). Food Industries and Agriculture Research Center. 9604004. 46. (In Persian)
  18. Popa, A., Jurcoane, Ș. & Dumitriu, B. (2017). Camelina Sativa oil-a review. Scientific bulletinScientific Bulletin. Series F. BiotechnologiesXXI, 233-238.
  19. Ratusz, K., Symoniuk, E., Wroniak, M. & Rudszinska, M. (2018). Bioactive compounds, nutritional
    quality and oxidative stability of cold-pressed camelina (Camelina sativa) oils. Applied Sciences, 8(12), 2606.
  20. Shaghuli, S., Maryamabadi, A., Mohebbi, G. H., Barmak, A., Armin S., Vazirzadeh, A., Gudarzi, S. & Saleki, M. (2017). Determination of fatty acids profile and physicochemical study of sea lettuce (Ulva lactuca) oil from Bushehr city coast. Iranian South Medical Journal, 20(2), 143-162. (In Persian)
  21. Simopoulos, A. P. & De Meester, F. (2009). A balanced omega-6/omega-3 fatty acid ratio cholesterol and coronary heart disease. World Review of Nutrition and Dietetics, 100, 1-25.
  22. Taranu, I., Gras, M., Pistol, G. C., Motiu, M., Marin, D. E., Lefter, N., Ropota, M. & Habeanu, M. (2014). ω-3 PUFA rich camelina oil by-products improve the systemic metabolism and spleen cell functions in fattening pigs. Plos One, 9(10), e110186.
  23. Tejera, N., Vauzour, D., Betancor, M. B., Sayanova, O., Usher, S., Cochard, M., Rigby, N., Ruiz-Lopez, N., Menoyo, D., Tocher, D. R., Napier, J. A. & Minihane, A. M. (2016). A transgenic camelina sativa seed oil effectively replaces fish oil as a dietary source of eicosapentaenoic acid in mice1–3. The Journal of Nutrition. 146(2), 227-235.
  24. Ussetti Mohottalalage, S. (2016). A comparative study of the structural and physicochemical properties of the major proteins from Camelina sativa (L.) Crantz and Brassica napus L. M.Sc. Thesis. Department of Food and Bioproduct Sciences, Saskatchewan University, Saskatoon. 201.
  25. Waraich, E. , Ahmed, Z., Ahmad, R., Ashraf, M. Y., Saifullah., Shahbaz Naeem., M. & Rengel, Z. (2013). Camelina sativa, a climate proof crop, has high nutritive value and multiple-uses: A review. Australian Journal of Crop Science, 7(10),1551-1559.
  26. Ward, Jr. J. H. (1963). Hierachical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association, 58 (301), 236-244.

 

[1] Saturated Fatty Acid

[2] Monounsaturated Fatty Acid

[3] Polyunsaturated Fatty Acid