بررسی محتوای ترکیب ویتافرین A در توده‌های مختلف و کشت‌های درون شیشه‌ای گیاه پنیرباد (Withania coagulans (Stocks) Dunal)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه بیوتکنولوژی و به‌نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

2 استادیار، گروه تولید و فرآوری گیاهان دارویی، دانشکده کشاورزی، مجتمع آموزش عالی سراوان، ایران

3 مربی، گروه پژوهشی بیوتکنولوژی گیاهان زینتی، جهاد دانشگاهی واحد مشهد، ایران

4 استادیار، بخش بیوشیمی، بیوتکنولوژی و بیوانفورماتیک، دانشگاه آناشیلینگام، کمباتور، هند

چکیده

در طی سال‌های اخیر گیاه پنیرباد (Withania coagulans (Stocks) Dunal)، از خانواده سیب‌زمینیان (Solanaceae)، به‌دلیل دارا بودن ترکیب‌های لاکتون‌های استروئیدی موسوم به ویتانولیدها بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از میان ویتانولیدها، ترکیب ویتافرین A به‌دلیل داشتن ویژگی بازدارندگی رشد تومورهای سرطانی در صنایع دارویی از ارزش قابل توجهی برخوردار می‌باشد. در این پژوهش محتوای ترکیب بیولوژیکی ویتافرین A در ریشه 5 توده مختلف گیاه پنیرباد W. coagulans و کشت‌های درون شیشه‌ایآن مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور بذرهای توده‌های وحشی در شرایط کنترل‌شده کشت شد. برای القای سوسپانسیون سلولی، کالوس‌های حاصل از ریزنمونه برگ در محیط کشت MS حاوی 3% ساکارز، 8/0% آگار و ترکیب هورمونی 2،4-دی کلروفنوکسی استیک اسید (mg/l2,4-D2) همراه با (mg/l5/0) کاینتین (Kin) کشت شدند. برای ریشه‌زایی، دیسک‌های برگی در محیط کشت ½MS همراه با mg/l1 ایندول بوتیریک اسید (IBA) کشت و محتوای ویتافرین A با استفاده از روش TLC و HPLC مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب ویتافرین A در تمام توده‌ها حضور داشته (µg/g DW54/44-01/21) و میان توده‌های مختلف نیز اختلاف معنی‌داری وجود دارد (05/0>p). بیشترین مقدار ویتافرین A (87/1±54/44) در توده USB005 (هیدوچ) مشاهده شد که این توده برای مطالعات درون شیشه‌ای مورد گزینش قرار گرفت. محتوای ویتافرین A در کشت ریشه‌های درون شیشه‌ای در هفته چهارم µg/g DW67/1±40/21 و در هفته هشتم، پس از دومین واکشت، µg/g DW86/0±73/66 بود که در مقایسه با کشت سوسپانسیون سلولی (µg/g DW01/2±62/6) افزایش معنی‌داری داشت (05/0>p). به‌طور کلی، محتوای ویتافرین A در کشت ریشه‌های مویین بیش از 5/1 برابر مقادیر موجود در ریشه گیاه کامل و بیش از 10 برابر مقادیر آن در کشت سوسپانسیون سلولی بوده، که بیانگر توانمندی قابل توجه کشت ریشه‌های مویین در تولید انبوه این ترکیب بیولوژیک می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


- Abouzid, S.F., El-Bassuony, A.A., Nasib, A., Khan, S., Qureshi, J. and Choudhary, M.I., 2010. withaferin A production by root cultures of Withania coagulans. International Journal of Applied Research in Natural Products, 3(1): 23-27.

- Bharti, S.K., Kumar, A., Sharma, N.K., Krishnan, S., Gupta, A.K. and Padamdeo, S.R., 2012. Antidiabetic effect of aqueous extract of Withania coagulans flower in Poloxamer-407 induced type 2 diabetic rats. Journal of Medicinal Plants Research, 6(45); 5706-5713.

- Chaurasiya, N.D., Sangwan, R.S., Misra, L.N., Tuli, R. and Sangwan, N.S., 2009. Metabolic clustering of a core collection of Indian ginseng Withania somnifera Dunal through DNA, isoenzyme, polypeptide and withanolide profilediversity. Fitoterapia, 80(8): 496-505.

- Chitturi, D., Venisetty, R.K., Molmoori, R.K., Kokate C.K. and Apte S.S., 2010. Enhanced bioproduction of withaferin A from suspension cultures of Withania somnifera. Annals of Biological Research, 1(2): 77-86.

- Hemalatha, S., Wahi, A.K., Singh, P.N. and Chansouria, J.P.N., 2004. Hypoglycemic activity of Withania coagulans Dunal in streptozotocin induced diabetic rats. Journal of Ethnopharmacology, 93(2-3): 261-264.

- Jain, R., Sinha, A., Jain, D., Kachhwaha, S. and Kothari, S.L., 2011. Adventitious shoot regeneration and in vitro biosynthesis of steroidal lactones in Withania coagulans (Stocks) Dunal. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 105: 135-140.

- Kaileh, M., Berghe, W.V., Heyerick, A., Horion, J., Piette, J., Libert, C., Keukeleire, D.D., Essawi, T. and Haegeman, G., 2007. Withaferin A strongly elicits IKKb hyperphosphorylation, concomitant with potent inhibition of its kinase activity. The Journal of Biological Chemistry, 282: 4253-4264.

- Kumar, O.A., Jyothirmayee, G. and Tata, S.S., 2011. Multiple shoot regeneration from nodal explants of ashwagandha (Withania somnifera (L.) Dunal. Asian Journal of Experimental Biological Sciences, 2(4): 636-640.

- Lavie, D., Glotter, E. and Shvo, Y., 1965. Constituents of Withania somnifera-III -The side chain of withaferin A. Journal of Organic Chemistry, 30(6): 1774-1776.

- Mirjalili, M.H., Fakhr-Tabatabaei, S.M., Bonfill, M., Alizadeh, H., Cusido, R.M., Ghassempour, A.R. and Palazon, J., 2009. Morphology and withanolide production of Withania coagulans hairy root cultures. England Life Science, 9(3): 197-204.

- Mulabagal, V., Lee, C.Y., Lo, S.F., Nalawade, S.M., Lin, C.Y. and Tsay, H.S., 2004. Studies on the production of some important secondary metabolites from medicinal plants by plant tissue cultures. Botanical Bulletin, 45: 1-22.

- Patel, K., Singh, R.B. and Patel, D.K., 2013. Pharmacological and analytical aspects of withaferin A: A concise report of current scientific literature. Asian Pacific Journal of Reproduction, 2(3): 238-243.

- Rahman, A., Shahwar, D., Naz, A. and Choudhary, M.I., 2003. Withanolides form Withania coagulans. Phytochemistry, 63(4): 387-390.

- Ramachandra, R.S. and Ravishankar, G.A., 2002. Plant cell cultures: chemical factories of secondary metabolites. Biotechnology Advances, 20(2): 101-153.

- Ray, S. and Jha, S., 2001. Production of withaferin A in Shoot culture of Withania somnifera. Planta Medica, 67(5): 432-436.

- Sabir, F., Sangwan, N.S., Chaurasiya, N.D., Misra, L.N. and Sangwan, R.S., 2007. In vitro withanolide production by Withania somnifera L. cultures. Zeitschrift fur Naturforschung C; 63(5-6):409-412.

- Sangwan, R.S., Chaurasiya, N.D., Lal, P., Misra, L., Uniyal, G.C., Tuli, R. and Sangwan, N.S., 2007. Withanolide A biogeneration in in vitro shoot cultures of Ashwagandha (Withania somnifera Dunal), a main medicinal plant in Ayurveda. Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 55(9): 1371-1375.

- Sharada, M., Ahuja, A., Suri, K.A., Vij, S.P., Khajuria, R.K., Verma, V. and Kumar, A., 2007. Withanolide production by in vitro cultures of Withania somnifera and its association with differentiation. Biologia Plantarum, 51: 161-164.

- Siddique, N.A., Bari, M.A., Shahnewaz, S., Rahman, M.H., Hasan, M.R., Khan, M.S.I. and Islam, M.S., 2004. Plant regeneration of Withania somnifera (L.) Dunal (Ashwagandha) from nodal segments derived callus an endangered medicinal plant in Bangladesh. Journal of Biological Science, 4(2): 219-223.

- Sivanesan, I. and Murugesan, K., 2008. An efficient regeneration from nodal explants of Withania somnifera Dunal. Asian Journal of Plant Science, 7(6): 551-556.

- Valizadeh, J. and Valizadeh, M., 2011. Development of efficient micropropagation protocol for Withania coagulans (Stocks) Dunal. African Journal of Biotechnology, 10(39): 7611-7616.

- Vanden Berghe, W., Sabbe, L., Kaileh, M., Haegeman, G. and Heyninck, K., 2012. Molecular insight in the multifunctional activities of withaferin A. Biochemical Pharmacology, 84: 1282-1291.

- Vyas, A.R. and Singh, S.V., 2014. Molecular targets and mechanisms of cancer prevention and treatment by withaferin a, a naturally occurring steroidal lactone. AAPS Journal, 16(1): 1-10.

- Wadegaonkar, P.A., Bhagwat, K.A. and Rai M.K., 2006. Direct rhizogenesis and establishment of fast growing normal root organ culture of Withania somnifera Dunal. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 84: 223-225.

- Wasnik, N.G., Muthusamy, M., Chellappan, S., Vaidhyanathan, V., Pulla, R., Senthil, K. and Yang, D.C., 2009. Establishment of in vitro root cultures and analysis of secondary metabolites in Indian ginseng-Withania somnifera. Korean Journal of Plant Research, 22(6): 584-591.