بررسي اثر پارامتر‌هاي محيطي بر توانمندي آنتي‌اكسيداني گيا‌هان دارويي جمع‌آوري شده از منطقه پاوه و اورمانات

Evaluation of environmental parameters effect on the antioxidant capacity of medicinal plants

سابقه و هدف: گياهان دارويي كه خودرو در مناطق مختلف كشور يافت مي‌شوند كه از تنوع بالايي برخوردار بوده و ميزان تركيبات موثره موجود در آنها نيز متغير است. اين تغييرات مي‌تواند تابع گونه گياهي و شرايط محيطي مانند دما، بارش و ارتفاع و يا شرايط خاك باشد. از اين رو شناخت گياهان دارويي يك منطقه مي‌تواند نقش مهمي در درك پتانسيل گياهان دارويي آن منطقه داشته باشد. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تعداد 348 نمونه گياهي از 116 گونه گياه دارويي موجود در منطقه‌ي پاوه و اورمانات جمع‌آوري شد. پس از تهيه نمونه هرباريومي گياهان در شرايط سايه به صورت لايه نازك خشك شدند. از نمونه‌هاي خشك شده براي اندازه گيري پتانسيل آنتي‌اكسيداني كل (TAOC) استفاده شد. به علاوه اطلاعات محيطي آنها نيز استخراج و پارامترهاي شيميايي خاك محل آنها نيز جمع‌آوري شد. براي تهيه‌ي معرف TAOC از اسيدسولفوريك (H2SO4) 0/6 مولار، سديم‌فسفات (Na3PO4) 28 ميلي‌مولار و آمونيوم‌ موليبدات (N6H24Mo7O24) 4 ميلي‌مولار استفاده شد. در نهايت رابطه‌ي بين آنها با TAOC با استفاده از مدل‌هاي رگرسيوني در داده‌كاوي جستجو شد. يافته‌ها: به منظور مدل‌سازي و تأثير پارامترهاي محيطي بر ميزان آنتي‌اكسيدان كل گياهان دارويي در منطقه مطالعاتي، ابتدا همبستگي بين آنها بررسي شد. نتايج نشان داد كه بين پارامترهاي محيطي با TAOC همبستگي قابل قبولي وجود ندارد. به طوري كه بالاترين همبستگي با هدايت الكتريكي و برابر با 0/25 بدست آمد. در بررسي داده ها، روابط رگرسيوني دو تا چند متغيره نتايج رضايت بخشي را نشان نداد، بطوري كه در روش گام به گام حداكثر 31 درصد همبستگي به دست آمد، اما مدل رگرسيون درختي M5 با تفكيك داده‌ها به 29 فضا، مقادير TAOC را با 91 درصد همبستگي و 0/95=RMSE ميلي‌گرم بر گرم ماده خشك با 16/6 درصد خطا برآورد نمود. نتيجه‌گيري: نتايج بررسي ارتباط ميزان آنتي‌اكسيدان كل (TAOC) گياهان دارويي با شرايط محيطي و خاك به دست آمد نشان داد كه ميزان توانمندي آنتي‌اكسيداني گياه بر اساس آنتي‌اكسيدان كل به تنهايي هيچ همبستگي معني‌داري با شرايط محيطي و خاك ندارد. به‌طوري كه حتي رابطه چند متغيره آن نيز همبستگي معني‌داري را نشان نداده كه مي‌تواند ناشي از تنوع بالاي در گونه گياهان مورد مطالعه باشد. بنا بر اين در كنار توانمندي ژنتيكي، ميزان فعاليت آنتي‌اكسيداني كل در گياهان دارويي به شرايط محيطي و اقليمي نيز وابسته است. از طرفي در درك بهتر پتانسيل دارويي گياهان دارويي با پارامترهاي چندگانه محيطي و ژنتيكي استفاده از روش‌هاي داده كاوي از اهميت زيادي برخوردار است. نتايج تحقيق حاضر نشان داد كه روش درخت تصميم M5 روشي كارامد در اين زمينه است.

Background: Medicinal plants have wide diversity and the amounts of active compounds of them are highly variable in different areas of Iran. These changes can be depending on the plant species and environmental conditions such as temperature, precipitation and elevation or soil conditions. Therefore, evaluation the medicinal plants of an area can play an important role in understanding the potential of medicinal plants. Materials and Methods: In this experiment, 348 plant samples were collected from 116 medicinal plants in Paveh and Ormanat. The samples were tested after identification in herbarium laboratory of Razi University of Kermanshah and were transferred to the laboratory of Department of Horticultural Sciences of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources for antioxidant potency analysis. After preparation the herbarium samples, the plants were dried in shade as thin layer. The dried samples were employed to measure total antioxidant potential (TAOC) via TAOC method. Furthermore, climate data and soil chemical parameters were collected. To prepare the TAOC reagent, 0.6 mM sulfuric acid (H2SO4), 28 mM sodium phosphate (Na3PO4) and 4 mM ammonium molibdat (N6H24Mo7O24) were used. Finally, the relationship between them and TAOC was evaluated using regression models by data mining. Finding: In order to assess the effect of environmental parameters on the total antioxidant content of medicinal plants in this study, the correlation between data was evaluated. The results showed that there is no correlation between environmental parameters and TAOC. In data analysis, the two-variable regression equations did not show satisfactory results, as in the stepwise method, a maximum of 31% correlation was observed, but the M5 tree regression model by dividing the data into 29 spaces provided the TAOC values which showed 91% correlation and RMSE = 16.6%. Conclusion The results of our study showed that, the amount of antioxidant capacity of plant based on total antioxidant had no significant correlation with environmental and soil conditions. Moreover, its multivariate relationship did not show a significant correlation, which could be due to the high diversity in the studied species. It concluded that in addition to genetic potential, total antioxidant activity of medicinal plants depends on the environmental and climatic conditions. However, understanding the potential of medicinal plants with multiple environmental and genetic parameters using data mining techniques is an important trait. Overall, the results of this study showed that,in present study the M5 decision tree method was an efficient method in evaluation of antioxidant capacity of plant.