Μελέτη της βιοποικιλότητας του Cistus στην Ελλάδα και επιλογή γονοτύπων για ενεργές χημικές ουσίες με βιοτεχνολογικές προσεγγίσεις

Abstract

From 128 genotypes of Cistus creticus, a native species of Greece, plant material was collected aiming at rooting of their cuttings, production of plants for establishing plant collection, genetic classification and determination of produced polyphenols and terpenes. The collection regions were Sisses of Rethymno (29 genotypes), Chalkidiki (28), Akrotiri (11), Manoliopoulo (5), Kandanos (21) and Floria (9) of Chania, Menidi of Aitoloakarnania (2), Analipsi of Ilia (5), Pieria Mountains (1), Volos (2), Tinos (7), Agrinio (4) and Chios (5). The outdoor plant collection was established in the fields of the Laboratory of Floriculture, in the Experimental Farm of the Aristotle University, containing three plants from each genotype for which their morphological traits were recorded with emphasis on flowering. The rooting of cuttings was studied (with the application of K-IBA) on shoots harvested from the plants of the native populations during the four seasons of the year. Then, the genetic analysis followed by using the molecular markers ISSRs. At the same time, chemical analysis of the young leaves of all genotypes was performed to determine the polyphenols using LC-MS/MS, and with GC-MS for terpenes detection. The results showed that the use of the rooting regulator K-IBA at concentrations of 2,000 and 4,000 ppm resulted in the highest rooting rates in Winter and Autumn. For ornamental use of C. creticus, the most suitable population was that of Tinos, as it produced the biggest number of flowers and had a long flowering duration. The use of molecular markers revealed that the populations of Sisses and Chalkidiki (C. creticus subsp. creticus) are not distinct from each other and are genetically close to most of the populations. For the clones of Kandanos, Tinos and Menidi, it is proposed to group them in the sub-species C. creticus subsp. eriocephalus (form much less glandular trichomes on their leaves). Regarding the polyphenols concentrations, it was found that the populations with highest yields were from Sisses, Menidi and Chalkidiki. Correspondingly, the highest values of terpenes were obtained from the population of Chalkidiki. Considering the chemical analyses, in combination with the morphlogical description, it results that for polyphenols production the proposed genotypes are S29, S26, S15 and S28, while for terpenes production the genotypes are C23, C12, C16, C26 and S4

Από 128 γονότυπους του Cistus creticus, είδος που αυτοφύεται στην Ελλάδα, συλλέχθηκε φυτικό υλικό με σκοπό τη ριζοβολία των μοσχευμάτων τους, την παραγωγή φυτών για δημιουργία συλλογής, τη γενετική ταξινόμησή τους και τον προσδιορισμό των παραγόμενων πολυφαινολών και τερπενίων. Οι περιοχές απόκτησης των γονοτύπων ήταν οι Σίσσες Ρέθυμνου (29 γονότυποι), η Χαλκιδική (28), το Ακρωτήρι (11), το Μανολιόπουλο (5), η Κάνδανος (21) και τα Φλώρια (9) από τα Χανιά, το Μενίδι Αιτωλοακαρνανίας (2), η Ανάληψη Ηλείας (5), τα Πιέρια Όρη (1), ο Βόλος (2), η Τήνος (7), το Αγρίνιο (4) και η Χίος (5). Η εγκατάσταση της υπαίθριας συλλογής έγινε σε γεωτεμάχιο του Εργ. Ανθοκομίας, στο Αγρόκτημα του ΑΠΘ και περιελάμβανε τρία φυτά από κάθε γονότυπο για τους οποίους καταγράφηκαν τα μορφολογικά τους χαρακτηριστικά με έμφαση σε εκείνα της άνθισης. Η ριζοβολία των μοσχευμάτων μελετήθηκε, με εφαρμογή του Κ-ΙΒΑ, στους βλαστούς που κόπηκαν από τα φυτά των αυτοφυών πληθυσμών στις τέσσερις εποχές του χρόνου. Ακολούθησε γενετική ανάλυση των 128 γονοτύπων με τους μοριακούς δείκτες ISSRs. Συγχρόνως, πραγματοποιήθηκε χημική ανάλυση των νεαρών φύλλων όλων των γονοτύπων για τον προσδιορισμό των πολυφαινολών με χρήση LC-MS/MS καθώς και με GC-MS για την ανίχνευση των τερπενίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η χρήση του Κ-ΙΒΑ σε συγκέντρωση 2.000 και 4.000 ppm έδωσε τα υψηλότερα ποσοστά ριζοβολίας τον Χειμώνα και το Φθινόπωρο. Για χρήση του C. creticus στην κηποτεχνία, καταλληλότερος αποδείχτηκε ότι είναι ο πληθυσμός από την Τήνο, καθώς παρήγαγε τον μεγαλύτερο αριθμό ανθέων και είχε μεγάλη διάρκεια ανθοφορίας. Η γενετική ανάλυση έδειξε ότι οι πληθυσμοί από Σίσσες και Χαλκιδική (C. creticus subsp. creticus) δεν διαφέρουν διακριτά μεταξύ τους και βρίσκονται γενετικά κοντά με τους περισσότερους πληθυσμούς. Για τους γονότυπους από την Κάνδανο, την Τήνο και το Μενίδι προτείνεται η ομαδοποίησή τους στο υποείδος C. creticus subsp. eriocephalus (με πολύ λιγότερα αδενικά τριχώματα στα φύλλα τους). Όσον αφορά στις συγκεντρώσεις των πολυφαινολών, βρέθηκε ότι τις υψηλότερες αποδόσεις είχαν οι πληθυσμοί από τις Σίσσες, το Μενίδι, και τη Χαλκιδική. Αντίστοιχα, οι υψηλότερες τιμές των συνολικών τερπενίων προήρθαν από τον πληθυσμό της Χαλκιδικής. Λαμβάνοντας υπόψη τις χημικές αναλύσεις, σε συνδυασμό με τη μορφολογική περιγραφή, προκύπτει ότι για παραγωγή πολυφαινολών οι προτεινόμενοι γονότυποι είναι οι S29, S26, S15 και S28, ενώ για την παραγωγή τερπενίων είναι οι γονότυποι C23, C12, C16, C26 και S4.