کاربرد الیسیتورهای نانویی برای تولید آلوئین در سوسپانسیون سلولی گیاه آلوئه‌ورا (Aloe vera L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه بیوتکنولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استادیار، گروه بیوتکنولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری، گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

   نانوذرات به علت داشتن ویژگی‌های انحصاری بیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی، ورود گسترده‌ای به دنیای بیولوژی و کشاورزی داشته‌اند. نانوذرات نقره (Nano-Ag) در حال حاضر بالاترین سطح استفاده در نانوتکنولوژی را به خود اختصاص داده‌است. نانوذره دی‌اکسیدتیتانیوم (Nano-TiO2) به‌عنوان یکی از نانوبلورهای نیمه‌هادی اکسیدفلزی، جایگاه ویژه‌ای در جهان صنعتی امروز یافته است. در این مطالعه از این دو نانوذره ارزشمند در کشت سلولی آلوئه‌ورا استفاده شد. دست‌ورزی محیط‌های کشت سلولی با استفاده از الیسیتورهای غیرزیستی یکی از راهکارهای مهم برای افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه ارزشمند است. آلوئین به‌عنوان مهمترین متابولیت ثانویه موجود در آلوئه‌ورا یک ترکیب آنتراکینونی بوده که دارای خواص ضدمالاریایی، ضدقارچی، ضدباکتریایی و ضدویروسی می‌باشد. با توجه به کاربردهای فراوان این ماده در صنایع مختلف در این تحقیق از نانوالیسیتورها به‌منظور افزایش آلوئین در کشت سوسپانسیون سلولی آلوئه‌ورا استفاده شد و نتایج آن در پنج بازه زمانی مختلف توسط دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارکرد عالی (HPLC) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانو نقره طی 48 ساعت پس از اعمال تیمار باعث افزایش آلوئین به میزان 7/43% شده، سپس این میزان تا رسیدن به سطح کنترل کاهش یافت. نانو دی‌اکسیدتیتانیوم نیز در 48 ساعت اولیه موجب افزایش میزان آلوئین به میزان 6/11% شده اما پس از آن میزان تولید آلوئین کاهش یافت، به‌طوری که در 168 ساعت پس از اعمال تیمار به میزان 8/8% نسبت به کنترل کاهش نشان داد. با توجه به نتایج حاصل می‌توان گفت که وجود نانوالیسیتورها می‌تواند بر تنظیم مسیر تولیدی آلوئین در گیاه آلوئه‌ورا مؤثر باشد.

کلیدواژه‌ها


- Abdi, G., Salehi, H. and Khosh-Khui, M., 2008. Nano silver: a novel nanomaterial for removal of bacterial contaminants in valerian (Valeriana officinalis L.) tissue culture. Acta Physiologiae Plantarum, 30(5): 709-714.

- Asghari, Gh., Mostajeran, A., Sadeghi, H. and Nakhaei, A., 2012. Effect of salicylic acid and silver nitrate on taxol production in Taxus baccata. Journal of Medicinal Plant, 11(8): 74-82.

- Asharani, P.V., PrakashHande, M. and Valiyaveettil, S., 2009. Anti-proliferative activity of silver nanoparticles. BMC Cell Biology, 10(65): 1-14.

- Asli, S. and Neumann, P.M., 2009. Colloidal suspensions of clay or titanium dioxide nanoparticles can inhibit leaf growth and transpiration via physical effects on root water transport. Plant, Cell Environment, 32(5): 577-584.

- Babu, K., Deepa, M.A., Shankar, S.G. and Rai, S., 2008. Effect of nano-silver on cell division and mitotic chromosomes: a prefatory siren. Internet Journal of Nanotechnology, 2(2).

- Bourgaud, F., Gravot, A., Milesi, S. and Goniter, E., 2002. Production of plant secondary metabolites: a historical perspective. Plant Science, 161: 839-851.

- Castiglione, M.R., Giorgetti, L., Geri, C. and Cremonini, R., 2010. The effects of nano TiO2 on seed germination, development and mitosis of root tip cells of Vicia narbonensis L. and Zea mays L. Journal of Nanoparticle Research, 13(6): 2443-2449.

- Elumalai, E.K., Parasad, T.N., Kambala, V., Nagajyothi, P.C. and David, E., 2010. Green synthesis of silver nanoparticle using Euphoriba hirta L. and their antifungal activitites. Applied Scince Research, 2(6): 76-81.

- Esmaeilzadeh, S. and Sharifi, M., 2013. Increasing the production of plant secondary metabolites using biotic elicitors. Journal of Cell &Tissue, 4(2): 119-128.

- Feizi, H., Rezvani Moghadam, P., Fotovat, A. and Shah Tahmasbi, N., 2011. Reaction of wheat seed to different concentrations of titanium dioxide nanoparticles in comparison with non-nano-particles. Proceeding of 2th Congress on Science and Technology Seed, Mashhad, Iran, 4-5 November: 565-569p.

- Hazrati, S., Tahmasebi, Z. and Babaei, A., 2012. Enhancing yield and aloin concentration of Aloe vera plants by stimutaneous application of N and benzyladenine. Journal of Medicinal Plant Research, 6(10): 1834-1841.

- Himesh, S., Sarvesh, S., Kaushelendra, M., Singhai, A.K. and Neelesh, Ch., 2011. Qualitative and quantitative profile of aloin isolated from Aloe vera. Inernationl Research Journal of Pharmacy, 2(9): 121-122.

- Karimi, M. and Mirjalili, M., 2009. Titanium dioxide. Journal of Nanotechnology, 8: 23-25.

- Kim, H., Kang, H., Chu, G. and Byun, H., 2008. Antifungal effectiveness of nanosilver colloid against rose powdery mildew in greenhouses. Solid State Phenomena, 135: 15-18.

- Klancnik, K., Drobne, D., Valant, J. and Koce, J.D., 2011. Use of a modified Allium test with nano TiO2. Ecotoxicology and Environmental Safety, 74: 85-92.

- Kumari, M., Mukherjee, A. and Chandrasekaran, N., 2009. Genotoxicity of silver nanoparticles in Allium cepa. Science of The Total Environment, 407(19): 5243-5246.

- Lok, C.N., Ho, C., Chen, R., He, Q.Y., Yu, W.Y., Sun, H., Tam, P.K., Chiu, J.F. and Che, C.M., 2007. Proteomics analysis of the mode of antibacterial action of silver nanoparticles. Journal Proteome Research, 5(4): 916-924.

- Lu, P., Cao, J., He, S., Liu, J., Li, H., Cheng, G., Ding, Y. and Joyce, D.C., 2010. Nano-silver pulse treatments improve water relations of cut rose CV. Movie Star flower, Postharvest Biology and Technology, 57(3): 192-202.

- Mulabaghal, V. and Tsay, H.S., 2004. Plant cell cultures-an alternative and efficient source for the production of biologically important secondary metabolites. International Journal of Applied Science and Engineering, 2: 29-48.

- Musante, C. and White, J., 2010. Toxicity of silver and copper to Cucurbita pepo: differential effects of nano and bulk-size particles. Environmental Toxicology, 27(9): 510-517.

- Oberdorster, G., Maynard, A., Donaldson, K., Castranova, V., Fitzpatrick, J., Ausman, K., Carter, J., Karn, B., Kreyling, W. and Lai, D., 2005. Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomaterials: elements of a screening strategy. Particle and FibreToxicology, 2: 8.

- Radman, R., Saez, T., Bucke, C. and Keshavarz, T., 2003. Elicitation of plant and microbial systems. Biotechnology and Applied Biochemistry, 37: 91-102.

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

- Rejeski, D., 2009. Nanotechnology and consumer products. http://www.nanotechproject.org/publications/archive/nanotechnology_consumer_products/. Accessed 22 February 2010.

- Takallu, S., Davodi, D., Omidi, M., Ebrahimi, M.A., Ruzbeh, F. and Raosulnia, A.R., 2012. The effect of titanium dioxide nanoparticles on barley cytogenetical index. Journal of Agriculture Biotechnology, 5(1): 13-21.

- Vasconsuelo, A. and Boland, R., 2007. Molecular aspect of the early stages of elicitation of secondary metabolites in plants. Plant Science, 172(5): 861-875.

- Yin, L., Cheng, Y., Espinasse, B., Colman, B.P., Auffan, M., Wiesner, M., Rose, J., Liu, J. and Bernhardt, E.S., 2011. More than the Irons: the effects of silver nanoparticles on Lolium multiflorum. Environmental Science & Technology, 45(6): 2360-2367.

- Yu, L.J., Lan, W.Z., Qin, W.M. and Xu, H.B., 2001. Effects of Salicylic acid on fungal elicitor-induced membrane-lipid peroxidation and taxol production in cell suspension cultures of Taxus Chinensis. Journal Process Biochemistry, 37: 477-482.

- Zarinpanjeh, N., Oladzad Abbass Abadi, A. and Omidi, M., 2012. Effects of plant growth regulators and vitamin combinations on callus induction, somatic embryogenesis and plantlet production of Aloe vera L. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 20(2): 181-191.