بهنام کارجو
-
بهینه سازی محیط کشت تولید ریشه های مویین از نظر ترکیب ها و نوع مواد تشکیل دهنده محیط کشت جهت رشد و بهینه سازی زیست توده ضروری است. بزرگترین مزیت ریشه های مویین این است که در مقایسه با گیاه مادری، اغلب توان بالایی در تولید متابولیت های ثانویه دارند. در این پژوهش، ریشه های مویین تراریخته در گیاه شابیزک بواسطه تلقیح با باکتری Agrobacterium rhizogenes سویه A7 تولید شدند. تایید مولکولی ریشه های مویین بوسیله PCR با استفاده از آغازگر های اختصاصی ژن rol B انجام گرفت. با استفاده از کدبندی های روش سطح پاسخ (RSM) اثر سه غلظت محیط کشت پایه مایع (MS، MS2/1 و MS4/1) با غلظتهای مختلف ساکارز (15، 30 و 45 گرم بر لیتر) و سه سطح pH (5/5، 8/5 و 1/6) بر رشد ریشه های مویین بررسی شد. وزن تر و خشک ریشه های مویین بعد از گذشت 4 هفته اندازه گیری شد. نتایج حاصل از روش سطح پاسخ نشان داد که بیشترین وزن تر و خشک ریشه های مویین در محیط کشت با غلظت 56/0 (MS2/1≅) همراه با 30 گرم بر لیتر ساکارز وpH 8/5 به دست آمد. در شرایط بهینه ارزش مطلوبیت هر سه فاکتور محیط کشت، ساکارز و pH ،990/0 و وزن تر و خشک به ترتیب 58/8 و 317/0گرم بود. بر اساس نتایج GC/MS میزان آلکالویید آتروپین در ریشه های مویین رشد یافته در مناسب ترین محیط کشت حدود 88/6 درصد بود.
کلید واژگان: آتروپین, آگروباکتریوم رایزوژنز, ریشه مویین, روش سطح پاسخ, محیط کشتOptimization of the culture medium of hairy roots in terms of the composition and type of ingredients in the medium is essential for proper growth and optimal biomass production. The greatest advantage of culturing Hairy roots is that they are often capable of producing secondary metabolites compared to the mother plant. In this research, transgenic hairy root induction was established through the mediation of the A7 strain of Agrobacterium rhizogenes. Molecular confirmation of hairy roots was done by PCR using rolB gene-specific primers. With response surface methodology (RSM) coding, the effect of three types of basal liquid MS media (MS, ½ MS and ¼ MS) with different sucrose concentrations (15, 30, and 45 g / L) and three pH levels (5.5, 5.8 and 6.1) on the growth of hairy root was investigated. The fresh and dry weight of hairy roots was measured after 4 weeks. The obtained results of response surface methods showed that the highest dry weight of hairy roots in the culture medium with a concentration of 0.56 of MS (≅ 1/2MS), 30 g of sucrose, and pH of 5.8. In optimum conditions, the utility value was 0.990, and the fresh and dry weight of hairy roots, was 8.58g and 0.317g, respectively. According to GC/MS results, the amount of atropine alkaloid in hairy roots grown in optimum culture medium was about 6.88%.
Keywords: Atropine, Agrobacterium rhizogenes, hairy root, Response Surface Methodology, Culture medium -
نشریه تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران، سال سیام شماره 2 (پیاپی 60، پاییز و زمستان 1401)، صص 263 -277تولید سریع و انبوه متابولیت های ثانویه از طریق روش های شیمیایی عمدتا پرهزینه، مشکل و غیرممکن است. با توجه به اهمیت اقتصادی این متابولیت ها و تولید اندک آنها در گیاهان دارویی، راهکارهایی مانند کشت ریشه های مویین و استفاده از محرک های زیستی و غیرزیستی برای افزایش این متابولیت ها پیشنهاد شده است. تجمع تروپان آلکالویید آتروپین در شابیزک (.Atropa belladonna L) اهمیت زیادی در صنعت داروسازی دارد. در این پژوهش، با استفاده از سویه A7 باکتری آگروباکتریوم رایزوژنز (Agrobacterium rhizogenes)، ریشه مویین تراریخت در گیاه شابیزک تولید شد. تراریختی ریشه های مویین به وسیله آزمون PCR مورد تایید قرار گرفتند. نتایج حاصل از آزمون PCR صحت تکثیر قطعه bp780 برای ژن rolB را در ریشه های مویین تراریخت نشان داد. در ادامه این تحقیق، اثر غلظت های مختلف (صفر، 125، 250 و 500 میکرومولار) اسیدسالیسیلیک در دو زمان تیمار 24 و 48 ساعت بر میزان تولید آتروپین، میزان رشد گیاه و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی در ریشه های مویین شابیزک بررسی شد. داده های جمع آوری شده به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار تجزیه واریانس شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر غلظت اسیدسالیسیلیک بر کلیه صفات معنی دار بود (P<0.01). اثر زمان بر میزان آتروپین و آسکوربات پراکسیداز و اثر متقابل تیمار در زمان بر میزان آتروپین، کاتالاز و گایاکول پراکسیداز معنی دار بود(P<0.01, 0.05) . نتایج نشان داد که اثر غلظت های مختلف اسیدسالیسیلیک به طورکلی موجب کاهش معنی دار رشد ریشه های مویین در مقایسه با کشت های شاهد شد و کمترین میزان وزن تر و خشک ریشه های مویین (79/2 و 148/0 گرم) در غلظت 500 میکرومولار اسید سالیسیلیک در مقایسه با شاهد (76/6 و 273/0گرم) بدست آمد. بااین حال، براساس آنالیز GC/MS، بیشترین میزان آتروپین (11 برابر بیشتر از شاهد) در تیمار 250 میکرومولار اسیدسالیسیلیک در مدت زمان 24 ساعت بدست آمد. بیشترین میزان فعالیت آنزیم کاتالاز و گایاگول پراکسیداز، به ترتیب در غلظت های 250 و 125 میکرومولار اسیدسالیسیلیک به مدت 24 ساعت و بیشترین میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در غلظت 250 میکرومولار اسیدسالیسیلیک در مقایسه با شاهد بدست آمد. براساس نتایج، چنین استنباط می شود که محرک اسیدسالیسیلیک در غلظت های پایین، برای علامت رسانی سلول مفید بوده و باعث تحریک تولید متابولیت های ثانویه شده اما در غلظت های بالا، موجب اختلال در رشد ریشه های مویین می شود.کلید واژگان: آگروباکتریوم رایزوژنز, آلکالوئید, الیسیتور, آنزیم های آنتی اکسیدانی, ریشه مویینIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:30 Issue: 2, 2023, PP 263 -277The rapid and mass production of secondary metabolites through chemical methods is mostly expensive, difficult, or impossible. Considering the economic importance of these metabolites and their small production in medicinal plants, some methods such as the cultivation of hairy roots and the use of biotic and abiotic stimuli have been suggested to increase these metabolites. The accumulation of the tropane alkaloid atropine in Atropa belladonna L. is of great importance in the pharmaceutical industry. In this research, transgenic hairy roots of A. belladonna was produced using an A7 strain of Agrobacterium rhizogenes. The transformation of hairy roots was confirmed by PCR test. The results of the PCR test showed the correctness of the amplification of the bp780 fragment for the rolB gene in hairy roots. In addition, the effect of different concentrations (0, 125, 250, and 500 μM) of salicylic acid in two times of 24 and 48 hours on the amount of atropine content, the plant growth rate and the activity of antioxidant enzymes of A. belladonna hairy roots was investigated. The data statistically analyzed using factorial experiment based on a completely random design with three replications. The results of the analysis of variance showed significant effect of salicylic acid on all the traits (P<0.01). The effect of time was significant for the amount of atropine and ascorbate peroxidase (APX). The salicylic acid by time interaction effects were significant for the amount of atropine, catalase (CAT), and guaiacol peroxidase (GPX) (P<0.01, 0.05). The results showed that by increasing salicylic acid concentrations the growth of hairy roots significantly decrease compared to the control and the lowest values of fresh and dry weight of the hairy roots (2.79 and 0.148 g) were obtained in 500 μM of salicylic acid compared to the control (6.76 and 0.273 g). However, based on GC/MS analysis, the highest amount of atropine (11 times more than the control) was obtained in the 250 μM salicylic acid in a period of 24 hours. The highest catalase and guaiacol peroxidase activities were obtained at concentrations of 250 and 125µM salicylic acid for 24 hours, respectively. The highest level of ascorbate peroxidase enzyme activity was obtained at the concentration of 250 µM salicylic acid compared to the control. It was concluded that the salicylic acid stimulant at low concentrations is useful for cell signaling and stimulating the production of secondary metabolites, but at high concentrations, it disrupts the growth of hairy roots.Keywords: Agrobacterium rhizogenes, Alkaloid, Elicitor, Antioxidant enzymes, hairy root
-
شابیزک (Atropa belladonna L.)یکی از مهمترین گیاهان دارویی خانواده سیب زمینی است که به واسطه داشتن تروپان آلکالویید های آتروپین و اسکوپولامین دارای اهمیت می باشد. استفاده از کشت ریشه مویین به علت رشد سریع، زمان دو برابر شدن کوتاه، سهولت نگهداری و توانایی سنتز طیف گسترده ای از ترکیبات شیمیایی، مزیت های بیشتری را به عنوان منبعی پیوسته برای تولید متابولیت های ثانویه ارزشمند ایجاد می نماید. اثرات ناشی از کاهش لایه اوزون و افزایش اشعه فرابنفش امروزه توسط بسیاری از محققان مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، اثر سطوح مختلف پرتو فرابنفش B بر تولید آتروپین و فعالیت برخی آنزیم های آنتی اکسیدانی در کشت ریشه های مویین گیاه شابیزک مورد مطالعه قرار گرفت. پرتو UV-B به مدت 3 روز و هر بار به مدت های 4، 8 و 12 دقیقه که به ترتیب 13، 26 و 39 کیلوژول بر متر مربع بود اعمال گردید. نتایج نشان داد که با افزایش پرتو UV-B وزن تر ریشه های مویین کاهش یافت. این پرتو میزان تولید آتروپین را در مقایسه با ریشه های مویین شاهد افزایش داد به طوری که بیشترین میزان آتروپین در انرژی 26 کیلوژول بر متر مربع بدست آمد. همچنین پرتو UV-B فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی کاتالاز، گایاکول پراکسیداز و آسکوربات پر اکسیداز را در مقایسه با ریشه های مویین شاهد به طور معنی داری در سطح احتمال 1 درصد فزایش داد. طبق نتایج بدست آمده از این آزمایش تیمار با پرتو UV-B ld می تواند یکی از موثرترین روش ها برای افزایش میزان تولید آتروپین و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی در ریشه های مویین گیاه شابیزک می باشد.
کلید واژگان: آتروپین, آنزیم های آنتی اکسیدانی, پرتو UV-B, شابیزک, ریشه های مویینAtropa Belladonna L. is the most important medicinal plant of Solanaceae family, due to important commercial sources of atropine and scopolamine as tropane alkaloids. Applications of hairy root cultures are advised because of their special properties such as fast growth, short doubling time, ease of maintenance, and ability to synthesize and continuous production of a range of chemical compounds. Effects of ozone depletion and UV irradiation have been studied by most of the investigators. In the present study, the effect of different levels of UV-B irradiation was studied on atropine production and activity of some antioxidant enzymes. UV-B irradiation during 3 days was treated for 4, 8 and 12 min that was equal to 13, 26 and 39 Kj/m2 respectively. Results showed that increase of UV-B lending to decrease hairy roots dry weight. This irradiation increased atropine content in comparison of control treat and the highest was recorded in 26 Kj/m2. The activity of antioxidant enzymes including catalase, guaiacol peroxidase, and ascorbate peroxidase was also elevated in treated hairy roots rather than of the control at 0.01% of probability. Based on obtained results in this work UV-B irradiation can be considered as one of the useful methods for Atropine and antioxidant enzymes in A. belladonna hairy roots.
Keywords: Atropine, Antioxidant enzymes, UV-B irradiation, Atropa, Hairy Roots
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.