بیوتکنولوژی
سیده محدثه حسینی؛ سید علی اندی؛ امیر صحرارو؛ محمد باقر فرهنگی
چکیده
سابقه و هدف: ریشه نابجا در گیاهان دارویی منبع غنی از متابولیت‌های ثانویه باارزش هستند. سرخارگل (Echinacea purpurea (L.) Monech) یک گیاه دارویی مهم است و به‌طور گسترده در صنعت دارویی استفاده می‌شود. ریشه‌ها به‌طور سنتی در داروهای گیاهی و مکمل‌های غذایی به عنوان یک محرک سیستم ایمنی در درمان بیماری‌های التهابی، ویروسی و تنفسی استفاده می‌شوند. ...
بیشتر
سابقه و هدف: ریشه نابجا در گیاهان دارویی منبع غنی از متابولیت‌های ثانویه باارزش هستند. سرخارگل (Echinacea purpurea (L.) Monech) یک گیاه دارویی مهم است و به‌طور گسترده در صنعت دارویی استفاده می‌شود. ریشه‌ها به‌طور سنتی در داروهای گیاهی و مکمل‌های غذایی به عنوان یک محرک سیستم ایمنی در درمان بیماری‌های التهابی، ویروسی و تنفسی استفاده می‌شوند. ناهمگنی سنتز ترکیبات مؤثره در محیط طبیعی، عملکرد پایین تولید گیاه در کنار عوامل دیگر ازجمله علل جست‌وجو برای رویکردهای جایگزین تولید مواد و اندام مؤثره گیاه هستند. در میان تکنیک‌های مختلف کشت‌های درون شیشه‌ای، کشت بافت‌های تمایز یافته همانند ریشه، معمولاً مقادیر بالاتری از متابولیت‌ها را نسبت به بافت‌های تمایز نیافته مانند کالوس و سلول‌های کشت مایع سلولی تولید می‌کنند.مواد و روش‌ها: در این مطالعه، هدف اولیه انتخاب بهترین ریزنمونه گیاهی و شناسایی دقیق مؤثرترین ترکیب از تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی بود که بتواند استقرار موفقیت‌آمیز کشت مایع ریشه نابجا را تسهیل کند. این بررسی شامل ارزیابی سه ریزنمونه گیاهی متمایز برگ، دمبرگ و ریشه بود. این ریزنمونه‌ها تحت تأثیر غلظت‌های مختلف 0، 0.5، 1، 1.5 و 2 میلی‌گرم در لیتر از دو نوع تنظیم‌کننده رشد گیاهی ایندول-3 - بوتیریک اسید (IBA) و 1- نفتالن استیک اسید (NAA) قرار گرفتند. تعداد ریشه‌های نابجا در ریزنمونه‌ها در غلظت‌های مختلف از تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی پس از شش هفته اندازه‌گیری شد. در آزمایش مجزای دیگری، اثر غلظت‌های مختلف ساکارز شامل 10، 20، 30، 40، 50 و 60 گرم در لیتر محیط کشت بر روی ویژگی‌های دینامیکی رشد (وزن تر و خشک، حجم محیط باقیمانده، هدایت الکتریکی (EC) و pH) و فیتوشیمیایی (فنول کل، فلاونوئید کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی) ریشه در طول چهار هفته کشت، بررسی شد. برای اعمال تیمارهای ساکارز، مقدار 0.35 گرم وزن تر از ریشه‌های نابجا در داخل ارلن مایرهای 250 میلی‌لیتری حاوی 50 میلی‌لیتر نصف محیط کشت MS، یک میلی‌گرم در لیتر IBA به همراه غلظت‌های مختلف ساکارز با pH= 5.8 قرار داده شدند. محتوای سه فلاسک هر تیمار در هر هفته برای اندازه‌گیری استفاده شد. مطالعات در قالب آزمایش فاکتوریل به صورت طرح پایه کاملاً تصادفی انجام شدند و مورد تجزیه‌وتحلیل آماری با استفاده از نرم‌افزار SPSS قرار گرفتند.نتایج: ریشه‌های نابجا در ریزنمونه‌های برگ بسیار مؤثرتر از ریزنمونه‌های ریشه و دمبرگ بودند. میانگین تعداد ریشه‌های نابجا در ریزنمونه برگ 93.5% بود، در حالی که ریزنمونه‌های دمبرگ و ریشه به ترتیب 6.5 و صفر درصد ریشه نابجا تولید کردند. محیط MS حاوی یک میلی‌گرم در لیتر IBA حداکثر تعداد ریشه را با میانگین 33.3% ایجاد کرد، در حالی که غلظت‌های صفر و دو میلی‌گرم در لیتر از هر دو هورمون استفاده شده ریشه‌ای تولید نکردند. بیشترین وزن تر با میزان 29.8 گرم در لیتر در هفته چهارم کشت مشاهده شد که این میزان 4.3 برابر وزن تلقیح اولیه بود. با پیشرفت مدت زمان کشت، میزان EC و pH محیط کشت کاهش یافت. البته افزایش زمان کشت، تأثیر قابل‌توجهی بر تولید فلاونوئید کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی مرتبط در ریشه‌های نابجا نداشته است. با وجود این، فنول کل با میزان 56.6 میلی‌گرم گالیک اسید در هر گرم وزن خشک در هفته چهارم تحت تأثیر افزایش معنی‌دار مدت زمان کشت قرار گرفت. به‌طورکلی، نتایج نشان داد که غلظت‌های کمتر ساکارز برای تولید زیست‌توده و محتوای ترکیبات مؤثره و فعالیت آنتی‌اکسیدانی کارآمدتر هستند. بالاترین تجمع زیست‌توده و محتوای فنول کل، بیشترین مقدار از محتوای فلاونوئید کل و بالاترین درصد مهار رادیکال آزاد به ترتیب با به‌کارگیری غلظت‌های سه، دو و 1% ساکارز در هفته چهارم کشت اندازه‌گیری گردید. در کل، همبستگی معکوسی بین میزان EC محیط کشت باقیمانده و زیست‌توده ریشه‌ها در غلظت‌های پایین‌تر ساکارز با افزایش مدت زمان کشت مشاهده شد.نتیجه‌گیری: از آنجایی که کشت مایع ریشه نابجا E. purpurea به عنوان یک منبع جایگزین بالقوه برای تولید متابولیت‌های ثانویه به‌ویژه مشتقات کافئیک اسید (Caffeic acid) شناسایی می‌شوند، یافته‌های این پژوهش ممکن است به مطالعات تولید انبوه اندام مؤثره ریشه و به دنبال آن، این ترکیب‌های خیلی با ارزش با استفاده از سیستم‌های بیوراکتور مناسب آزمایشگاهی کمک کند.
