Morphological study of populations of the genus Dracocephalum to determine the limits of D. kotschyi complex in Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 Prof., Department of Biology, Medicinal Plants and Drugs Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

2 MSc Graduate, Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, Iran

3 Associate Prof., Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, 19395-4697, Iran

4 Assistant Prof., Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, Malayer University, Malayer, Iran

10.22092/bot.j.iran.2024.366614.1394

Abstract

 
Dracocephalum L. (Lamiaceae) contains 10 species in the Flora of Iran. A morphometric analysis based on morphological data was conducted to determine the circumscription of the species complex of D. kotschyi. Morphological characteristics of 13 populations of D. kotschyi, three populations of D. oligadenium, two populations of D. ghahremanii and D. lindbergii, and one population of D. moldavica and D. subcapitatum were examined in 35 quantitative and qualitative traits. To identify the most variable traits among the studied species, factor analysis was performed, revealing that, traits such as the ratio of leaf length to width at the basal leaves, apical and middle leaf shape, presence of hairs on leaves and bracts, and corolla color had the greatest positive impact on species separation. By using Ward's method for cluster analysis, three main clusters were identified in the resulting dendrogram. The first cluster included D. moldavica, which was clearly separated from other species. The second cluster comprised various populations of D. kotschyi (a2) and its closely related species, namely, D. subcapitatum and D. ghahremanii (b2). In this cluster, the distinction of D. ghahremanii from other populations of D. kotschyi and its proximity to D. subcapitatum was confirmed. The third cluster included populations of D. lindbergii (a3) and populations of D. oligadenium, which according to the cluster analysis of morphological traits, were distinguished from D. kotschyi and recognized as an independent species i.e., D. oligadenium. The number of species in Dracocephalum in Iran has therefore, increased to 11.

Keywords

Main Subjects

Article Title [Persian]

مطالعه ریخت‌شناختی جمعیت‌های جنس Dracocephalum برای تعیین حدود کمپلکس گونه D. kotschyi در ایران

Authors [Persian]

  • علی سنبلی 1
  • سمیه هاشمیان 2
  • عباس قلی‌پور 3
  • نیره اولنج 4
1 استاد پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد سیستماتیک گیاهی، دانشکده زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
3 دانشیار دانشکده زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
4 استادیار گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
Abstract [Persian]

 جنس بادرنجبویه (Dracocephalum) متعلق به نعنائیان دارای 10 گونه در فلور ایران است. در این تحقیق، مطالعه مورفومتری براساس داده‌های ریخت‌شناسی به منظور تعیین حدود گونه‌های کمپلکس بادرنجبویه دنایی (D. kotschyi) انجام شد. ویژگی‌های ریخت‌شناختی 13 جمعیت از گونه D. kotschyi، سه جمعیت از گونه  oligadenium.D، دو جمعیت از گونه‌های D. ghahremanii و D. lindbergii و یک جمعیت از گونه‌های D. moldavica و D. subcapitatum براساس تفاوت در 35 صفت از لحاظ کمّی و کیفی بررسی شد. برای شناسایی متغیرترین صفات در بین گونه‌ها، تجزیه به عامل‌ها انجام شد و صفاتی همچون نسبت طول به عرض برگ قاعده‌ای، شکل برگ راسی و میانی، وجود کرک در برگ و براکته و رنگ جام بیشترین تاثیر مثبت را در جداسازی گونه‌ها داشتند. با استفاده از تجزیه خوشه‌ای به روش Ward، سه خوشه اصلی در دندروگرام مشخص شد. خوشه اول شامل D. moldavica بود که به وضوح از سایر گونه‌ها جدا گردید. خوشه دوم شامل جمعیت‌های مختلف D. kotschyi (زیرخوشه a2) و گونه‌های نزدیک آن یعنی D. subcapitatum و D. ghahremanii (زیرخوشه b2) بود که در این خوشه تفاوت D. ghahremanii  از دیگر جمعیت‌های D. kotschyi و نزدیک آن به D. subcapitatum تایید شد. خوشه سوم شامل جمعیت‌های گونه D. lindbergii  (زیرخوشه a3) و جمعیت‌های گونه D. oligadenium بود که با توجه به تجزیه و تحلیل خوشه‌ای صفات ریخت‌شناسی، جمعیت‌های این گونه از D. kotschyi متمایز و به عنوان گونه مستقل D. oligadenium شناخته شد. در نتیجه بررسی حاضر، تعداد گونه‌های جنس Dracocephalum در ایران به 11 گونه افزایش یافت. 

Keywords [Persian]

  • بادرنجبویه دنایی
  • تاکسونومی عددی
  • جمعیت
  • دندروگرام
  • گیاه دارویی
  • نعنائیان

References

Alaei, S. 2019. Essential oil Content and Composition of Dracocephalum Moldavica under Different Irrigation Regimes. International Journal of Horticultural Science and Technology 6(2): 167–175. DOI: 10.22059/ijhst.2019.280572.294.
Bornmüller, J. & Gauba, E. 1940. Florae Keredjensis fundamenta. (Plantae Gaubaeanae Iranicae) Supplementum. Repertorium Specierum Novarum Regni Vegetabilis 49: 253–272. DOI: 10.1002/fedr.4870492303.
Chen, Y.P., Turdimatovich, T.O., Nuraliev, M.S., Lazarevic, P.L. Drew, B.T. & Xiang, C.L. 2022. Phylogeny and biogeography of the northern temperate genus Dracocephalum s.l. (Lamiaceae). Cladistics 38: 429–451. DOI: 10.1111/cla.12502.
Dastmalchi, K., Dorman, H.D., Koşar, M. & Hiltunen, R. 2007. Chemical composition and in vitro antioxidant evaluation of a water-soluble Moldavian balm (Dracocephalum moldavica L.) extract. LWT-Food Science and Technology 40(2): 239–248. DOI: 10.1016/j.lwt.2005.09.019.
Esfandiari, E. 1985. Dracocephalum oligadenium (Labiatae), a distinct species. Iranian Journal of Botany 3(1): 75–76.
Farimani, M.M., Mirzania, F., Sonboli, A. & Moghaddam, F.M. 2017. Chemical composition and antibacterial activity of Dracocephalum kotschyi essential oil obtained by microwave extraction and hydrodistillation. International Journal of Food Properties 20(1): 306–315. DOI: 10.1080/10942912.2017.1295987.
Fattahi, M., Nazeri, V., Torras-Claveria, L., Sefidkon, F., Cusido, R.M., Zamani, Z. & Palazon, J. 2013. Identification and quantification of leaf surface flavonoids in wild-growing populations of Dracocephalum kotschyi by LC-DAD-
ESI-MS. Food Chemistry 141(1): 139–146. DOI: 10.1016/j.foodchem.2013.03.019.
Ganbari Torkamany, L., Mahdavikia, H., Rezaei-Chiyaneh, E., Barin, M. & Martin Leonardo, B. 2023. Phytochemical and Morphological Features of Moldavian Balm (Dracocephalum moldavica L.) and Fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) in Intercropping and Pure Stand Cultivation Systems and with Different Fertilizer Sources. International Journal of Horticultural Science and Technology 10 (3): 237–256. DOI: 10.22059/ijhst.2022.334222.519.
Jahaniani, F., Ebrahimi, S.A., Rahbar-Roshandel, N. & Mahmoudian, M. 2005. Xanthomicrol is the main cytotoxic component of Dracocephalum kotschyi and a potential anti-cancer agent. Phytochemistry 66(13): 1581–1592. DOI: 10.1016/j.phytochem.2005.04.035.
Jamzad, Z. 2012. Flora of Iran 76. Lamiaceae Family, Research Institute of Forests and Rangelands Press, Tehran, Iran. 1068 pp. (In Persian).
Kazempour, M., Shahangian, S.S. & Sariri, R. 2024. Dracocephalum kotschyi: Inhibition of critical enzyme relevant to type-2 diabetes, essential oil composition, bactericidal and antioxidant activity. Caspian Journal of Environmental Sciences 22(2): 289–303. DOI: 10.22124/cjes.2023.6256.
Koohdar, F. & Sheidai, M. 2021. Biosystematic study in some Dracocephalum species (Lamiaceae) based on morphology and anatomy in Iran. Acta Botanica Hungarica 63: (3–4): 391–400. DOI: 10.1556/034.63.2021.3-4.9.
Naderifar, M., Sonboli, A. & Gholipour, A. 2015. Pollen morphology of Iranian Dracocephalum L. and its taxonomic significance. Bangladesh Journal of Plant Taxonomy 22(2): 99–110. DOI: 10.3329/bjpt.v22i2.26071.
Naghibi, F., Mosaddegh, M., Mohammadi, S. & Ghorbani, A. 2005. Labiatae Family in folk Medicine in Iran. Iranian Journal of Pharmaceutical Research 2: 63–79. DOI: 10.22037/ijpr.2010.619.
POWO. 2024. Plants of the World Online. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. Published on the Internet. https://powo.science.kew.org [Retrieved 4 Aug. 2024].
Rechinger, K.H. 1982. Flora Iranica 150: 23–44, Graz: Akademische Druck-u Verlagsanstalt.
Rezaei-Chiyaneh, E., Mahdavikia, H., Battaglia, M.L., Thomason, W.E. & Caruso, G. 2021. Intercropping and fertilizer type impact seed productivity and secondary metabolites of dragon’s head and fenugreek. Scientia Horticulturae 287: 257–271. DOI: 10.1016/j.scienta.2021.110277.
Sheidai, M. & Koohdar, F. 2018. Statistical evaluations of morphological and anatomical characteristics of Dracocephalum thymiflorum (Lamiaceae) populations in Iran. Acta Botanica Hungarica 60 (3–4): 437–444. DOI: 10.1556/034.60.2018.3-4.13.
Sonboli, A., Gholipour, A., Mirjalili, M.H. & Amini Rad, M. 2011. Molecular characterization of Iranian Dracocephalum (Lamiaceae) species based on RAPD data. Acta Biologica Szegediensis 55(2): 227–230.
Sonboli, A., Mojarrad, M., Gholipour, A., Nejad Ebrahimi, S. & Arman, M. 2008. Biological activity and composition of the essential oil of Dracocephalum moldavica L. grown in Iran. Natural Product Communications 3(9): 1547–1550. DOI: 10.1177/1934578X0800300930.
Zeng, Q., Jin, H.Z., Qin, J.J., Fu, J.J., Hu, X.J., Liu, J.H. & Zhang, W.D. 2010. Chemical constituents of plants from the genus Dracocephalum. Chemistry and Biodiversity 7(8): 1911–1929. DOI: 10.1002/cbdv.200900188.
Rostaniha
Volume 25, Issue 1 - Serial Number 70
September 2024
Pages 69-80

Files

History

  • Receive Date: 05 August 2024
  • Revise Date: 15 August 2024
  • Accept Date: 20 August 2024

Share

How to cite

Statistics