در سال های اخیر گرایش عمومی جوامع به طب سنتی و استفاده از داروهای گیاهی به علت بروز اثرات زیان بار داروهای شیمیایی بر سلامت انسان، همچنین نیاز مبرم به مواد موثره گیاهان دارویی در صنایع غذایی، دارویی و بهداشتی، سبب شده که این گیاهان بیش از پیش از ارزش و اهمیت خاصی برخوردار باشند. مرزه بختیاری (satureja bachtiarica) از خانواده نعناعیان و یکی از گونه های بومی ایران است. در این پژوهش تنوع فیتوشیمیایی، خواص آنتی اکسیدانی، درصد و کیفیت اسانس و عوامل اکولوژیک موثر بر اسانس مرزه بختیاری در نه رویشگاه طبیعی آن در استان های ایلام و کرمانشاه و همچنین یک نمونه گلخانه ای مورد مطالعه قرارگرفت. بالاترین و پایین ترین میزان بازده اسانس حاصل از تقطیر با آب، به ترتیب مربوط به مناطق شلم با ارتفاع 1849 متر و نمونه گلخانه با ارتفاع 1300 متر بود. نتایج آنالیز اسانس نمونه ها توسط دستگاه های کروماتوگرافی گازی (gc) و کروماتوگرفی گازی متصل به طیف سنج جرمی (gc-ms) نشان داد که عمده ترین ترکیبات موجود در آنها شامل: تیمول (30/87-28/39 درصد)، پاراسیمن (63/30-15/0 درصد)، گاماترپینن (71/14-04/2 درصد) و کارواکرول (41/8-0 درصد) می باشد. در تجزیه به مولفه های اصلی ترکیبات شیمیایی اسانس ده جمعیت مرزه بختیاری از بین 27 متغییر ارزیابی شده هفت مولفه استخراج شد که جمعا حدود 2/96 درصد از واریانس کل را توجیه می کردند. تجزیه کلاستر جمعیت ها بر اساس ترکیبات شیمیایی اسانس با استفاده از الگوریتم ward، آنها را در سه کلاستر اصلی قرار داد. تجزیه واریانس داده ها نشان داد که تاثیر جمعیت بر میزان فنل کل، درصد فعالیت آنتی اکسیدانی و بازده اسانس، در سطح احتمال یک درصد معنی دار شد. نتایج همبستگی نشان داد که میان میزان ترکیب تیمول با ترکیبات کارواکرول، گاماترپینن و پاراسیمن همبستگی منفی وجود داشت. و نیز میان پاراسیمن با گاماترپینن همبستگی مثبت بود. همچنین آنالیز خاک و مطالعات اکولوژیک بیانگر وجود همبستگی مثبت میان میزان کارواکرول با ph خاک و ارتفاع از سطح دریا بود. در بین ده جمعیت مورد بررسی بالاترین و پایین ترین میزان فنل کل به ترتیب 91/0±5/292 (قلارنگ) و 08/1±04/194 (گردکان) میلی گرم پیروکتکول در میلی لیتر اسانس بود. در بین جمعیت های مورد مطالعه میزان فعالیت آنتی اکسیدانی بین 45/0±8/73 (بدره) تا 9/0±1/59 (گلخانه) درصد بود. همچنین در بین نمونه ها بالاترین و پایین ترین میزان ic50 به ترتیب 67/0 و 40/0 میلی گرم بر میلی لیتر بود که در مقایسه با آنتی اکسیدان صناعی bht (mg/ml11/0=ic50) رادیکال زدایی بالایی داشت.